JP2004508385A - Mechanism of mitochondrial membrane permeabilization by HIV-1 VPR, a mimic of Vpr, and method for screening for active molecules capable of altering and / or preventing and / or mimicking the interaction between VPR and ANT - Google Patents

Mechanism of mitochondrial membrane permeabilization by HIV-1 VPR, a mimic of Vpr, and method for screening for active molecules capable of altering and / or preventing and / or mimicking the interaction between VPR and ANT Download PDF

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Abstract

The invention is directed to the induction of mitochondrial membrane permeabilization via the physical and functional interaction of the HIV-1 Vpr protein with the mitochondrial inner membrane protein ANT (adenine nucleotide translocator, also called adenine nucleotide translocase or ADP/ATP carrier). Reagents and methods for inducing and/or inhibiting the binding of Vpr to ANT, mitochondrial membrane permeabilization, and apoptosis are provided.

Description

【0001】
本出願は、米国暫定特許出願第60/231,539号(2000年9月11日出願)および米国暫定特許出願第60/232,841号(2000年9月15日出願)の利益を主張し、これらはともに参照として本明細書に組み入れられる。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、HIV−1によりコードされる前アポトーシス性タンパク質Vprが、ミトコンドリア内膜タンパク質ANT(アデニンヌクレオチド輸送体、これはまたアデニンヌクレオチドトランスロカーゼまたはADP/ATPキャリアとも呼ばれる)とのその物理的および機能的な相互作用によりミトコンドリア膜透過化を誘導するという発見に関連する。HIV−1ウイルスタンパク質R(Vpr)は、透過性遷移細孔複合体(PTPC)と相互作用して、ANT細孔形成および/またはミトコンドリア膜透過化(MMP)、そしてその結果としての細胞死(アポトーシスによる細胞死、または細胞死の何らかの関連する機構による細胞死)を引き起こす。
【0003】
(発明の背景)
現在、ミトコンドリアが、細胞の生存および死(アポトーシス)を制御することにおいて重要な役割を果たしていることが認められている(KroemerおよびReed、2000)。したがって、ますます多くの分子がシグナル変換に関与し、そして多くの代謝産物(およびある種のウイルスエフェクター)がミトコンドリアに作用し、ミトコンドリア膜の透過化に影響を及ぼしているようである。また、かなりの数の実験的な抗ガン薬は、ミトコンドリア膜に対して直接的に作用することによって細胞を殺す(Ravagnanら、1989; Larochetteら、1999; Marchettiら、1999; Fuldaら、1999; Belzacqら、2000)。したがって、ミトコンドリアに対する特異的な前アポトーシス剤の使用は、抗ガン化学療法における新しい概念であると考えられる(参考については、Costantiniら、2000)。可能な結果は、過度なアポトーシスに関連する病気(AIDS、神経変性疾患など)を処置するために、細胞保護分子を、ミトコンドリア膜を安定化させるそれらの能力に基づいて使用することであり得る。この背景に対して、ミトコンドリア膜の透過性を制御するそのような分子成分の同定(作用様式)は生物医学における主要なテーマになっている。
【0004】
MMPは、膜間腔からのカスパーゼ活性化因子およびカスパーゼ非依存性死エフェクターの放出、内側トランスメンブランポテンシャル(ΔΨ)の消失、ならびに酸化的リン酸化の乱れを伴うアポトーシス性細胞死の重要な事象である。G.Kroemer、N.Zamzami、S.A.Susin、Immunol.Today、18、44〜51(1997); D.R.Green、J.C.Reed、Science、281、1309〜1312(1998); J.J.Lemastersら、Biochim.Biophys.Acta、1366、177〜196(1998); D.C.Wallace、Science、283、1482〜1488(1999); M.G.Vander Heiden、C.B.Thompson、Nat.Cell Biol.1、E209〜E216(1999); A.Gross、J.M.McDonnell、S.J.Korsmeyer、Genes Dev.13、1988〜1911(1999); G.Kroemer、J.C.Reed、Nat.Med.6、513〜519(2000)。Bcl−2ファミリーの前アポトーシス性メンバーおよび抗アポトーシス性メンバーは、アデニンヌクレオチド輸送体(ANT;内膜(IM)において)との相互作用、電位依存性アニオンチャンネル(VDAC;外膜(OM)において)との相互作用、および/または自律的なチャンネル形成活性によって内側および外側のMMPを調節する。G.Kroemer、N.Zamzami、S.A.Susin、Immunol.Today、18、44〜51(1997); D.R.Green、J.C.Reed、Science、281、1309〜1312(1998); J.J.Lemastersら、Biochim.Biophys.Acta、1366、177〜196(1998); D.C.Wallace、Science、283、1482〜1488(1999); M.G.Vander Heiden、C.B.Thompson、Nat.Cell Biol.1、E209〜E216(1999); A.Gross、J.M.McDonnell、S.J.Korsmeyer、Genes Dev.13、1988〜1911(1999); G.Kroemer、J.C.Reed、Nat.Med.6、513〜519(2000); I.Marzoら、Science、281、2027〜2031(1998); S.Shimizu、M.Narita、Y.Tsujimoto、Nature、399、483〜487(1999); S.Shimizu、A.Konishi、T.Kodama、Y.Tsujimoto、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、97、3100〜3105(2000); S.Desagherら、J.Cell Biol.144、891〜901(1999)。
【0005】
ANTおよびVDACは、2つのミトコンドリア膜が並置する部位において組織化されるポリタンパク質構造体である透過性遷移細孔複合体(PTPC)の主要な成分である。G.Kroemer、N.Zamzami、S.A.Susin、Immunol.Today、18、44〜51(1997); D.R.Green、J.C.Reed、Science、281、1309〜1312(1998); J.J.Lemastersら、Biochim.Biophys.Acta、1366、177〜196(1998); D.C.Wallace、Science、283、1482〜1488(1999); M.G.Vander Heiden、C.B.Thompson、Nat.Cell Biol.1、E209〜E216(1999); A.Gross、J.M.McDonnell、S.J.Korsmeyer、Genes Dev.13、1988〜1911(1999); G.Kroemer、J.C.Reed、Nat.Med.6、513〜519(2000); M.Crompton、Biochem.J.341、238〜249(1999)。
【0006】
アデニンヌクレオチド輸送体(ANT)は、ミトコンドリア膜の透過化およびその結果としてのアポトーシスを引き起こすプロセスにおいて重要な役割を果たしている(Marzoら、1998; Brennerら、2000)。細胞環境において、ANTはミトコンドリアの内膜に挿入され、2つの対立する機能を有する。一方では、ANTは、細胞の生物エネルギー学に不可欠なアンチポートであり、ATPおよびADPに対して特異的である。他方では、ANTは、ミトコンドリアの電気化学的勾配を除去するいくつかのリガンド(天然または外因性)の作用によって非特異的な致死性細孔を形成し得る。
【0007】
HIV−1の調節タンパク質Vprは、ウイルス複製および細胞の増殖、分化、サイトカイン産生、そしてNF−κB媒介の転写に対して多面的効果を有する。M.Emerman、M.H.Malim、Science、280、1880〜1884(1998); A.D.Frankel、J.A.T.Young、Annu.Rev.Biochem.67、1〜25(1998); M.Bukrinsky、A.Adzhubei、J.Med.Virol.9、39〜49(1999)。さらに、Vprはミトコンドリアに局在化し得る。I.G.Macreadieら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、92、2770〜2774(1995); I.G.Macreadieら、FEBS Lett.410、145〜149(1997); K.Muthami、L.J.Montaner、V.Ayyavoo、D.B.Weine、DNA and Cell Biology、19、179〜188(2000); E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000)。Vprの全長形態(Vpr1〜96)または合成された短縮型形態はPTPCに作用して、ΔΨの喪失ならびにシトクロームcおよびアポトーシス誘導因子(AIF)の放出を含むアポトーシスのミトコンドリア特徴のすべてを誘導し得る。E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000)。VprのMMP誘導活性は、そのC末端成分(Vpr52〜96)において、種々の病原性HIV−1単離体で強く保存されているいくつかの重要なアルギニン(R)残基(R73、R77、R80)を含む12個のアミノ酸(Vpr71〜82)から成るαらせんモチーフ内にある。L.G.Macreadieら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、92、2770〜2774(1995); I.G.Macreadieら、FEBS Lett.410、145〜149(1997); E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000)。
【0008】
アポトーシス性の刺激に依存して、透過化は、一定しない様式でOMおよびIMに影響を及ぼすことがあるが、透過化には、マトリックスの膨潤が付随することがあり、または付随しないことがある。G.Kroemer、N.Zamzami、S.A.Susin、Immunol.Today、18、44〜51(1997); D.R.Green、J.C.Reed、Science、281、1309〜1312(1998); J.J.Lemastersら、Biochim.Biophys.Acta、1366、177〜196(1998); D.C.Wallace、Science、283、1482〜1488(1999); M.G.Vander Heiden、C.B.Thompson、Nat.Cell Biol.1、E209〜E216(1999); A.Gross、J.M.McDonnell、S.J.Korsmeyer、Genes Dev.13、1988〜1911(1999); G.Kroemer、J.C.Reed、Nat.Med.6、513〜519(2000)。人工膜に再構成された精製ミトコンドリアまたは精製タンパク質で行われたインビトロ実験により、MMPの少なくとも2つの競合するモデルが示唆される。一方において、ANTによる細孔形成が、IMの透過化、浸透圧によるマトリックスの膨潤、およびその結果としてのOMの破裂(これは、その折り畳まれたクリスタを有するIMの表面積がOMの表面積を超えるために生じる)を説明するために提案されている。この仮説を裏付けて、Bax、アトラクチロシド、Ca およびチオール酸化剤などの前アポトーシス性分子は、(通常の場合には非常に特異的なADP/ATPアンチポーターである)ANTに非特異的な細孔を形成させる(I.Marzoら、Science、281、2027〜2031(1998); N.Brustovetsky、M.Klingenberg、Biochemistry、35、8483〜8488(1996); C.Brennerら、Oncogene、19、329〜336(2000))。他方では、VDACが、IMに影響を及ぼさない最初のOM透過化を説明するために示唆されている。S.Shimizu、M.Narita、Y.Tsujimoto、Nature、399、483〜487(1999); S.Shimizu、A.Konishi、T.Kodama、Y.Tsujimoto、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、97、3100〜3105(2000)。この仮説を支持して、スクロースまたはシトクロームcに対するVDAC含有リポソームの透過化が、インビトロにおいて、Baxによって高められ、Bcl−2によって阻害される。S.Shimizu、M.Narita、Y.Tsujimoto、Nature、399、483〜487(1999); S.Shimizu、A.Konishi、T.Kodama、Y.Tsujimoto、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、97、3100〜3105(2000)。
【0009】
近年の研究により、ミトコンドリアに作用するいくつかのウイルス性アポトーシス阻害剤の存在が明らかにされている。例えば、アデノウイルス、エプスタイン・バールウイルス、ヘルペスウイルス(saimiri)およびカポジ肉腫関連ヒトヘルペスウイルス8は、アポトーシスを抑制し得るBcl−2ホモログを産生する。E.H.−Y.Chengら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、94、690〜694(1997); J.H.Han、D.Modha、E.White、Oncogene、17、2993〜3005(1998); T.Derfussら、J.Virol.72、5897〜5904(1998); W.L.Marshallら、J.Virol.73、5181〜5185(1999)。さらに、いくつかのウイルスは、Bcl−2/Baxファミリーに対する明らかな相同性を全く有しないPTPC相互作用タンパク質をコードする。サイトメガロウイルスのアポトーシス阻害剤pUL37x(V.S.Goldmacherら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、96、12536〜12541(1999))およびVpr(HIV−1によりコードされるアポトーシス誘導因子)はANTに選択的に結合する。HTLV−1のX−IIのORFに由来する前アポトーシス性p13(II)タンパク質もまた、Vprのミトコンドリア毒性ドメインに対する構造的類似性を有するペプチドモチーフを介してミトコンドリアに標的化される。V.Ciminaleら、Oncogene、18、4505〜4514(1999)。さらに、前アポトーシス性のMMP誘導性のB型肝炎ウイルスタンパク質XはVDACと相互作用する。Z.Rahmani、K.W.Huh、R.Lasher、A.Siddiqui、J.Virol.74、2840〜2846(2000)。したがって、VDACおよびANTはともに、ウイルスのアポトーシス調節の主要な標的として、そしておそらくは、アポトーシス調節異常に関連するウイルス性病因および/または他の病理(すなわち、ガン、虚血、神経変性疾患など)に対する薬理学的介入のための標的として明らかになる。アポトーシスは、いくつかの期で現れるプロセスである:(1)開始期、これは極めて不均一であり、この期間中に、プロセスに関与する生化学的経路がアポトーシス誘導剤により決定される;(2)決定期、これは種々のタイプのアポトーシスに共通しており、この期間中に、細胞は、自殺することを「決定」する;および(3)共通した分解期、これは、異化性ヒドロラーゼ(カスパーゼおよびヌクレアーゼ)の活性化を特徴とする。カスパーゼ(アスパラギン酸〔Asp〕残基において切断するシステインプロテアーゼ)およびヌクレアーゼの活性化は、完全なアポトーシス的形態学の獲得には必要であるが、そのような酵素の阻害は、多数の異なる開始剤(Bax、Bak、c−Myo、PML、FADD、グルココルチコイド受容体占有、腫瘍壊死因子、増殖因子withdrawal、CXCR4架橋剤、および化学療法剤(エトポシド、カンプトテシンまたはシスプラチンなど))によって誘導される細胞死を阻害しないことが明らかであるようである。カスパーゼが活性化されない場合、細胞は、全体的なクロマチン凝縮、オリゴヌクレオソームのDNA断片化、およびアポトーシス体の形成などの進行したアポトーシスの特徴を有しない遅れた細胞溶解を示す。しかし、細胞溶解の前に、細胞は、内側のトランスメンブランポテンシャル(ΔΨ)の消失および/または外膜を介したアポトーシス生成性タンパク質(シトクロームcおよびアポトーシス誘導因子(AIF)など)の放出を伴う両方のミトコンドリア膜の透過化を示す。これらの結果は、カスパーゼの活性化が、アポトーシスによる細胞死が生じるために常に必要であるという仮説を無効にしている。むしろ、細胞死は、ミトコンドリア膜の透過化と密接に関連する。
【0010】
アポトーシスの理解は、無細胞系の開発によって、最近、容易になっている。細胞をブラックボックスと見なす代わりに、細胞レベル以下の様々な画分(例えば、ミトコンドリア、核および細胞質)が、インビトロにおいてプロセスの本質的な段階を繰り返すことによってアポトーシス現象を再構成する目的で一緒に混合される。アポトーシス誘導剤にその性質が依存する前アポトーシス性の二次メッセンジャーが開始期のときに細胞質に蓄積するようである。これらの因子は、その後、ミトコンドリア膜の透過化を誘導し、これにより、細胞を決定期に進入させる。ミトコンドリアのアポトーシス的変化は、ΔΨの消失、ミトコンドリアマトリックスの一時的な膨潤、巨大なタンパク質の永続的な細孔による外膜の機械的破裂および/またはその非特異的な透過化、そして外膜を通り抜ける可溶性の膜間タンパク質(SIMP)の放出にある。ミトコンドリア膜のバリア機能が失われると、いくつかの因子、例えば、生物エネルギー学的レベルでの代謝的結果、酸化還元恒常性の喪失、およびイオン恒常性の乱れが細胞死の一因になる。SIMPによるプロテアーゼ(カスパーゼ)およびヌクレアーゼの活性化が、アポトーシス的形態学の獲得には必要である。この後半の期は、アポトーシスプロセスを逆戻りさせない点を超えた分解段階に対応する。種々のSIMPにより、ミトコンドリア膜の透過化と異化性ヒドロラーゼの活性化との分子的連携がもたらされる:(シトクロームc(カスパーゼの活性化に関与するヘムタンパク質)、ある種のプロカスパーゼ(特にプロカスパーゼ2および9、これらは、いくつかの細胞タイプではミトコンドリアに選択性に濃縮される)、およびAIF)。AIFは、カスパーゼ非依存性の周縁のクロマチン凝縮および50キロ塩基対フラグメントへのDNAの分解がAIFにより誘導される核に移動する核コードの膜間フラボタンパク質である。
【0011】
ミトコンドリア膜の透過化の機構は完全には理解されていない。一部の研究者は、自律的な様式で、すなわち、他のミトコンドリア膜タンパク質との相互作用を必要とすることなく、Bcl−2ファミリーの前アポトーシス性メンバーがオリゴマー化して、シトクロームcの永続的な細孔を形成する外膜に、そのようなメンバーが挿入されるという仮説を好む。しかし、Bax誘導による膜透過化が、透過性遷移細孔(または「メガチャンネル」)の2つの形成阻害剤、シクロスポリンA(CsA)およびボンクレキン酸(BA)によって阻害される。このことは、固着性のミトコンドリアタンパク質(CsAおよびBAの標的)がこのプロセスに関与することを示唆している。透過性遷移細孔は、内膜と外膜との接触部位において形成されるポリタンパク質構造を有する。透過性遷移細孔複合体(PTPC)の重要なタンパク質の1つがアデニンヌクレオチド輸送体(ANT)である。ANTはBAの標的であるが、最も豊富に存在する内膜タンパク質である。ANTは、通常、アデノシン三リン酸(ATP)およびアデノシン二リン酸(ADP)の交換のための特異的なキャリアタンパク質として機能するが、非特異的な細孔になり得る。
【0012】
PTPCの興味深い性質は、内側および/または外側のミトコンドリア膜の透過化により、細胞の生物エネルギー学的平衡が損なわれるということである(例えば、PTPCは、還元型NADPHおよびグルタチオンの酸化、ATPの減少、ΔΨの消失を引き起こし、そして(例えば、マトリックスからCa を放出させることによって)細胞内イオンの恒常性をもたらす)。興味深いことに、これらの変化そのものはすべて、PTPCが開口する可能性を増大させる。このことは2つの重要な意味を有する。第1に、PTPCが開口することの結果そのものは、同じ細胞内のミトコンドリア間の致死性応答を調整する自己増幅ループでのPTPCの開口に有利である。第2に、このことは、PTPCが開口する最終的な結果が、様々な生化学的変化の型にはまった全体的効果であって、その効果は、それが特異的な前アポトーシス性シグナル変換カスケードであるか、またはエネルギーレベルもしくは酸化還元レベルにおける非特異的な損傷であるとしても、開始刺激に依存しないことを意味する。
【0013】
化学療法は、主にアポトーシスを誘導することによってガン細胞を特異的に根絶することを目的とする。遺伝子治療では、Bax送達ベクターを用いることができ、それにより、ミトコンドリアを間接的に標的化して、アポトーシスを誘導することができる。そのようなタンパク質とは対照的に、ある種のペプチドは原形質膜を容易に突き抜け、したがって真の薬理学的薬剤として使用することができる。マストパラン(ハチ毒液から単離されたペプチド)は、CsAにより阻害可能な機構を介してミトコンドリア膜の透過化を誘導すること、そして無傷な細胞に添加されたとき、ミトコンドリアの作用を介してアポトーシスを誘導することが知られている最初のペプチドである。このペプチドはαらせん構造を有し、らせんの片側に分布するいくつかの正電荷を有する。類似するペプチド(KLAKLAKKLAKLAK、すなわち(KLAKLAK)(K=リシン、L=アミン、およびA=ロイシン))が、精製されたミトコンドリアに添加されたとき、ミトコンドリア膜を破壊することが最近見出されたが、この作用機構はまだ解明されていない(Ellerby,H.M.ら、標的化された前アポトーシス性ペプチドの抗ガン活性、Nature Med.5、1032〜1038(1999))。
【0014】
ヒト免疫不全症ウイルス−1に由来する前アポトーシス性の96アミノ酸のタンパク質のウイルスタンパク質R(Vpr)は、類似する構造モチーフ(aa71〜82)、すなわち、らせんの同じ側に集中するいくつかのカチオン電荷を有するαらせんを含む。Vpr、ならびにこの「ミトコンドリア毒性」ドメインを含有するVpr誘導体は、ΔΨのCsAおよびBAにより阻害される迅速な消失、ならびにシトクロームcまたはAIFなどのアポトーシス生成性タンパク質のミトコンドリア放出を生じさせる。細胞を殺すことに関連する同じ構造モチーフは、Vprのミトコンドリア毒性作用の原因であると考えられる。Vprは、精製されたPTPCを含有する人工膜、またはBaxと一緒にされたANTなどの明らかにされたPTPC成分を含有する人工膜の透過化に有利であるが、この作用は、組換えBcl−2の添加によって阻害される。表面プラスモン共鳴研究によれば、VprのC末端は、精製されたANTと、ナノモル濃度の範囲で高い親和性で結合する。E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000):これは参照として本明細書に特に組み入れられる。さらに、ビオチン化されたVpr由来ペプチド(Vpr52〜96)は、ANTおよびVDACを含有するミトコンドリア分子複合体を特異的に精製するためのおとりとして用いることができる。ANTまたはVDACを有しない酵母株は、Vprにより誘導される殺傷に対する感受性が対照細胞よりも小さい。このように、Vprは、ミトコンドリアPTPCに対する直接的な作用を介してアポトーシスを誘導する。Vprと同様に、HTLV−1のX−IIオープンリーディングフレームに由来するp13(II)タンパク質はミトコンドリアに標的化され、ΔΨの消失およびミトコンドリアの膨潤を生じさせることができる。このタンパク質のミトコンドリア標的化は、αらせん内に非対称的に分布するいくつかのArg残基を含有するデカペプチド配列にマッピングされている。しかし、p13(II)のミトコンドリア毒性ドメイン内のArg−Ala置換は、p13のミトコンドリア標的化を無効にしない。
【0015】
致死性ペプチドは、ミトコンドリアに対して、より具体的には、少なくともVprの場合にはPTPCに対して標的化することができる。Ellerbyらは、最近、ミトコンドリア毒性の(KLAKLAK)モチーフを、内皮細胞と相互作用する標的化ペプチドに融合した。そのような融合ペプチドは内在化され、そして血管形成性内皮細胞におけるミトコンドリア膜の透過化を誘導し、そしてヌードマウスに移植されたMDA−MD−435乳ガン異種移植片を死に至らしめる。同様に、Baxに融合したインターロイキン2(IL−2)タンパク質を含有する組換えキメラタンパク質は、インビトロにおいて、IL−2受容体保有細胞に選択的に結合して、これを死に至らしめる。したがって、表面受容体を標的化する特異的な細胞傷害性薬剤は、細胞質に輸送され、アポトーシスをミトコンドリア膜の透過化によって誘導し、ガンを処置することにおいて有用であり得る。
【0016】
従来の化学療法剤に関する再発問題は、化学療法剤が、p53の突然変異、増大した抗酸化活性、CD95/CD95L経路の遮断、Bcl−2様タンパク質の過剰発現などの変化によって損なわれ得る内因性のアポトーシス誘導経路を利用するということである。細胞死を行わせるための可能な方法の1つは、共通するアポトーシス経路の下流の事象を引き起こすことである。したがって、カスパーゼのアデノウイルス媒介移入が、どのような調節をも上回る細胞死を誘導するための1つの方法として提案されている。代わりの方法は、上流の制御機構に関わりなく、そしてカスパーゼおよび内因性のカスパーゼ阻害剤の状態に関わりなく細胞死を誘導するミトコンドリア毒性剤を使用することである。一例として、LND、亜ヒ酸塩またはCD437は、カスパーゼ阻害剤により影響を受けない経路によって、p53の状態とは無関係に細胞死を誘導する。同様に、ベツリン酸およびVprは、CD95(Apo−1/Fas)およびp53に依存しないアポトーシスを引き起こし、そして両者とも、カスパーゼ非依存性様式でミトコンドリア膜の透過性を増大する。その結果、これらのタイプの薬剤は、通常の場合には抵抗性の細胞を殺すことにおいて非常に有用であることが明らかにされ得る。そのうえ、腫瘍治療の将来は、ミトコンドリア膜のBcl−2媒介による安定化に打ち勝つ薬剤の設計から、そして両親媒性ペプチドまたはペプチド模倣物を規定された細胞集団または組織に標的化することから利益を受けることになるかもしれない。
【0017】
ミトコンドリアに特異的な薬剤の使用によって形質転換細胞を選択的に根絶することは効果的であるはずである。1つの方法は、表面受容体の特異的な発現に基づいて、選択された細胞タイプに毒性薬剤を標的化することである。今後開発される別の方法は、正常な細胞と腫瘍細胞との間におけるPTPCの組成または調節の差を利用することを目指す。今後の研究により、(レトロウイルスベクターまたはアデノウイルスベクターの使用、インテグリン特異的ドメインの使用などによる)細胞標的化、および/またはPTPCにおける腫瘍特異的変化の標的化が、ガン治療において、そしてまたミトコンドリアの機能不全に関係すると考えられる神経変性疾患(すなわち、フリードライヒ運動失調症、遺伝性痙性対麻痺、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、アルツハイマー病)の処置、およびMMPのレベルで作用する調節事象を伴い得る急性臓器不全(すなわち、虚血)の処置において、どの程度、有用であることが明らかにされる(Kroemer,G.ら、細胞死のミトコンドリア制御、Nature Med.第6巻第5号、513〜519(1999))。
【0018】
したがって、ミトコンドリア透過化およびアポトーシスを調節するための方法および試薬が当技術分野では求められている。
【0019】
(発明の要約)
本発明は、ミトコンドリア膜の透過性を増大させ、かつアポトーシスによる細胞の死を生じさせるように機能する、Vprとアデニンヌクレオチド輸送体(ANT)との物理的および機能的な相互作用に関する。好ましい態様において、本発明は、VprとANTの3つのヒトイソタイプ(これらはまた、ANT1、ANT2およびANT3と呼ばれる)との物理的および機能的な相互作用に関する。本発明には、ミトコンドリア膜の透過性を増大させるためにこの新規な機構を利用する方法が包含される。本発明にはさらに、アポトーシスによる細胞死を生じさせる方法が包含される。
【0020】
本発明にはまた、VprがANTに結合することを変化させるか、または妨げる方法が包含される。本発明にはさらに、VprがANTと会合することによりチャンネル形成を変化させるか、または妨げる方法が包含される。本発明にはまた、ミトコンドリア膜の透過化を生じさせるか、または妨げる方法が包含される。本発明にはまた、アポトーシスによる細胞死を生じさせるか、または妨げる方法が包含される。
【0021】
本発明にはまた、VprがANTに結合することを変化させるか、または防げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはさらに、VprがANTと会合することによりチャンネル形成を変化させるか、または防げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはまた、ミトコンドリア膜の透過化を生じさせるか、または妨げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはまた、アポトーシスによる細胞死を生じさせるか、または妨げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。
【0022】
本発明にはまた、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTに結合することと競合する分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはまた、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTに結合することを促進させる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはまた、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTに結合することを変化させるか、または防げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはさらに、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTと会合することによりミトコンドリア膜の透過化を変化させるか、または防げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはさらに、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTと会合することによりアポトーシスを変化させるか、または防げる分子についてスクリーニングする方法が包含される。
【0023】
本発明にはまた、VprがANTに結合することを変化させるか、または防げるペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはまた、ANTと物理的または機能的に相互作用し得るその能力においてVprまたはVprフラグメントを模倣するペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはさらに、VprがANTと会合することによりチャンネル形成を変化させるか、または防げるペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはまた、ミトコンドリア膜の透過化を生じさせるか、または防げるペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはまた、アポトーシスによる細胞死を生じさせるか、または防げるペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはさらに、これらの分子を含む医薬組成物および診断用組成物、ならびにミトコンドリア膜の透過化またはアポトーシスを生じさせるか、または妨げるための、これらの組成物の使用が包含される。
【0024】
本発明にはさらに、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)を模倣し、ミトコンドリア膜の透過化を調節するペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはまた、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTに結合することと競合するペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはまた、VprのC末端成分(HIV−1についてはvpr52〜96)がANTに結合することを促進させるペプチド性分子または非ペプチド性分子が包含される。本発明にはさらに、これらの分子を含む医薬組成物および診断用組成物、ならびにミトコンドリア膜の透過化またはアポトーシスを生じさせるか、または妨げるための、これらの組成物の使用が包含される。
【0025】
本発明にはまた、ヒトにおける3つのANTイソタイプの発現または構造における遺伝子的またはエピジェネティックな変化についてスクリーニングする方法が包含される。本発明にはさらに、種々の患者における3つのANTイソタイプがVprと相互作用して、ミトコンドリア膜の透過化、チャンネル形成および/またはアポトーシスを促進させる能力の違いに対するスクリーニングおよび診断が包含される。
【0026】
本発明にはまた、アポトーシスを誘導することによって細胞を特異的に殺すための方法が包含される。
【0027】
本発明にはまた、ANTのチャンネル特性を変化させる分子をスクリーニングするための方法が包含される。
【0028】
本発明にはさらに、ANT−Bcl2相互作用を変化させることができるか、または妨げることができる活性な分子をスクリーニングする方法が包含される。
【0029】
HIV−1のVprタンパク質の細胞傷害性を研究することによって、本発明者らは、VprがANTと直接的に相互作用して、ミトコンドリア膜の透過化ならびにアポトーシスを引き起こすことを発見した。最初に、Vprは、ミトコンドリアのタンパク質(これはまた、「電位依存性アニオンチャンネル」:VDACとも呼ばれる)を使用して外側のミトコンドリア膜を通り抜け、その後、自身を、その主要な標的であるANTに、強い親和性(KD=1nM)で結合させる。ANT/Vpr複合体は、内側のミトコンドリア膜の透過化、ミトコンドリアマトリックスの膨潤、そして最終的には外膜の破壊、したがって、アポトーシスを実行する様々な因子(例えば、AIF、シトクロームcおよびいくつかのプロカスパーゼ)の放出を引き起こす高コンダクタンスのチャンネルを形成する。本発明者らは、Vpr(14Kd;96aa)について、ANTとVprとの相互作用部位を同定した:ANTに対する結合部位には、71HFRIGCRHSRIG82のパターン(最小の毒性パターン)がVpr52〜96の(アミノ酸52〜83の間のαらせん状の)線状構造の中心部において利用されている。ANT1(30kd;298aa)の場合、Vprに対する結合部位には、104DRHKQFWRYFAGN116のパターンが第2のANT環(aa92〜116)の中央部において利用されている。
【0030】
VprとANTとの物理的および機能的な相互作用ならびに相互作用部位の少なくとも1つを本発明者らが発見したことにより、本発明者らは、ANTを含有するタンパク質複合体(透過性遷移細孔;PTPC)と相互作用し得るVprの該毒性パターンのアナログを組み立てるに至っている。これらの分子は、インビトロまたはインビボでガン性細胞を破壊するために、Vprの前アポトーシス性作用をまねるために役立ち得る。これらの分子はペプチド分子または非ペプチド分子のいずれかであり、単離または精製された形態で得られる。
【0031】
本発明は、レトロウイルスHIVの調節タンパク質Vprと、アポトーシスによる細胞死の制御に関係する膜結合型受容体であるミトコンドリアのアデニンヌクレオチド輸送体(ANT)との新規なタンパク質/タンパク質相互作用に関する。本発明はまた、VprがANTに結合すること(またはこの結合によるチャンネル形成)を変化させ、および/または妨げる能力を有するペプチド性分子または非ペプチド性分子に関する。本発明の別の局面は、ANTと結合し、そしてANTと共同してミトコンドリア膜の透過性を増大させる(したがって、細胞を殺す)その能力において、VprのC末端成分(HIV−1についてはVpr52〜96)を模倣する能力を有するペプチド性分子または非ペプチド性分子に関する。本発明はまた、VprがANTに結合すること(および/またはチャンネル形成などのこの結合の立体配座的結果)を変化させ、および/または妨げる分子の効果的な量を含有する医薬組成物および診断用組成物(したがって、そのような組成物は細胞保護的である)に関し、そしてまたそのような医薬組成物または診断用組成物を使用する治療方法または診断方法に関する。さらに、本発明はまた、ANTと結合し、そしてANTと共同してミトコンドリア膜の透過性を増大させる(したがって、細胞を殺す)その能力において、VprのC末端成分を模倣することができる分子の効果的な量を含有する医薬組成物および診断用組成物に関し、そしてまたそのような医薬組成物または診断用組成物を使用する治療方法または診断方法に関する。本発明はまた、VprがANTに結合すること(またはこの結合によるチャンネル形成)を変化させ、および/または妨げる能力を有するか、またはANTと結合し、そしてANTと共同してミトコンドリア膜の透過性を増大させる(したがって、細胞を殺す)その能力において、VprのC末端成分(HIV−1についてはVpr52〜96)を模倣する能力を有する新しい活性な分子(内因性または外因性)をスクリーニングする方法に関係する。最後に、本発明は、ヒトにおける3つのANTイソタイプの発現または構造における遺伝子的またはエピジェネティックな変化(ガンに冒された個体における特定の変化など)をスクリーニングする方法に関する。
【0032】
したがって、本発明は、VprとANTとのタンパク質対タンパク質の相互作用、そして潜在的にはVprとVDACとのタンパク質対タンパク質の相互作用に関する。これは、細胞保護因子として活性である治療分子(ANT/Vpr相互作用の阻害剤)、または細胞毒として活性である治療分子(ANTおよび/またはVDACとの相互作用に関してVprのアナログ)をスクリーニングするために利用することができる。これに関して、本発明者らは、Vprに対するANTの結合を阻害し得るVprリガンドおよび分子に対する新しいELISAスクリーニング試験を確立した。
【0033】
したがって、本発明の目的の1つは、個体(具体的には、ガンに冒されている人)の細胞(または特定の細胞)においてANTに結合させることによってVprをまねることができるペプチド分子または非ペプチド分子に関する。
【0034】
本発明はまた、Vpr/ANTの相互作用またはVpr/VDACの相互作用を阻止することにおいて効果的である構造的または機能的な阻害剤、したがって、1)HIVによる感染をインビトロまたはインビボで阻害する構造的または機能的な阻害剤、および2)何らかのANTリガンド(天然、内因性、外因性)の細胞傷害作用を阻害し、したがって、過度なアポトーシスに関連する疾患に冒されている患者において細胞保護作用を生じさせる構造的または機能的な阻害剤に関する。
【0035】
したがって、本発明にはまた、一方では、Vpr(これは、細胞内、細胞外液、またはレトロウイルス感染者のHIV粒子において見出される)またはVprのアナログ(内因性〔例えば、Bcl−2もしくはこのタンパク質の部分領域〕または外因性)と、他方では、ミトコンドリア膜レベルで細胞内に見出されるANTのイソタイプの少なくとも1つとの相互作用を変化させることができる成分が包含される。ANTに由来する分子、またはVprとの相互作用パターンに由来する分子(例えば、ANT104〜116)もまた、本発明の一部を形成する活性な分子と見なされる。
【0036】
本発明はまた、薬学的化合物の活性成分としてより以前に定義された化合物および阻害剤の使用に関する。1つの可能な具体的な適用は、Vprパターン(例えば、52〜96、71〜82または71〜96のパターン)に由来するか、またはVprのアナログに由来するVprを、インビボで腫瘍をスクリーニングすることができる分子とカップリングすることであると考えられる。したがって、本発明には、Vprパターン(例えば、52〜96、71〜82または71〜96のパターン)の使用が包含される。
【0037】
本発明にはまた、Vprの細胞傷害作用および/またはミトコンドリア作用(具体的には、ANTおよび/またはVDACとのその相互作用)をまねることができる分子をスクリーニングするための手段が包含され、そして一方では、Vpr(これは、細胞内、細胞外液、またはレトロウイルス感染者のHIV粒子において見出される)またはVprのアナログ(内因性または外因性)と、他方では、ミトコンドリア膜レベルで細胞内に見出されるANTのイソタイプの少なくとも1つとの相互作用を変化させることができる分子(細胞保護的)をスクリーニングするための手段が包含される。
【0038】
したがって、本発明には、ANTのアゴニスト(Vprの構造的または機能的なアナログ)またはアンタゴニスト(Vpr/ANT相互作用の阻害剤、またはVprに応答する「致死性細孔」立体配座の選定、またはVprの構造的もしくは機能的なアナログ)をスクリーニングする方法が包含される。したがって、本発明には、下記の少なくとも2つのスクリーニング試験が含まれる:
・Vpr(または例えば、パターン71〜82を含有するVpr由来ペプチド)に対するANT(または例えば、ANTのパターン104〜116を含有するANT由来ペプチド)の結合試験。この試験のプロトコールは、ANTまたはパターン104〜116を含有するANTペプチドが結合させられ、次いでさらされるVpr52〜96を96ウェルプレートの底に結合させる場合、既に確立されている。
・ANTの特異的なアンチポート機能および非特異的な致死性細孔機能を同時に評価する、ANTについて機能的な「二重試験」と呼ばれる試験。この試験原理および詳細なプロトコールは実施例5に記載される。
【0039】
(態様の説明)
本発明は、HIV−1によりコードされる前アポトーシス性タンパク質Vprが、ミトコンドリアの内膜タンパク質ANT(アデニンヌクレオチド輸送体、これはまたADP/ATPキャリアとも呼ばれる)とのその物理的および機能的な相互作用を介してミトコンドリア膜の透過化を誘導するという発見に関連する。これは、様々な異なる技術を使用して、例えば、表面プラスモン共鳴、電気生理学、合成プロテオリポソーム、精製されたミトコンドリアに関する研究(呼吸測定、電子顕微鏡、オルガネラ蛍光測定)、ならびに無傷な細胞の顕微注入を使用して示される。Bcl−2の作用様式は、Vprにより媒介されるミトコンドリア作用を妨げるようにANTに作用する。
【0040】
本発明は、Vprが主として、インビトロで、OMではなく、IMの透過性に影響を及ぼすという発見に関連する。Vprは、ANTの立体配座に依存した様式でANTと結合し(図1および図2)、そしてANTと共同してチャンネルを形成し(図3)、このチャンネルは、OMがシトクロームcに対して透過性になる前にIMの透過性を増大させる(図4および図5)。2つの独立した観測結果に基づいて、Bcl−2はこの作用を中和する。第1に、その作用様式は、VDAC阻害剤PA10の作用様式とは明らかに異なる(図6および7)。第2に、Bcl−2は、合成されたVDAC非含有システムにおいて、物理的および機能的なANT−Vpr相互作用に影響を及ぼし得る(図8)。これらのデータは、Bcl−2およびBcl−1ファミリーの他のメンバーが、比較的大きい球状タンパク質(NMRによって解明されたVpr52〜96の線状の主にαらせん構造(W.Schulerら、J.Mol.Biol.285、2105〜2117(1999))とは対照的に、シトクロームcについて14.5kDa)に対するVDACの透過性を調節するという可能性を排除しないが、少なくともこの特定のモデルでは、ANTを介して、Bcl−2がその膜保護的なミトコンドリア作用を発揮することを示している。
【0041】
HIV−1ウイルスタンパク質R(Vpr)は透過性遷移細孔複合体(PTPC)と相互作用して、ミトコンドリア膜透過化(MMP)およびその結果としてのアポトーシスを引き起こす。Vprは、内側のミトコンドリア膜タンパク質であるアデニンヌクレオチド輸送体(ANT)に結合する。E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000)。VprがANTに結合するとき、Vprは共同して、合成膜において大きいコンダクタンスのチャンネルを形成する。精製されたミトコンドリアに加えられたとき、Vprは呼吸鎖と脱共役して、シトクロームcに対する外側のMMPに先行する迅速な内側のMMPを誘導し、Vpr誘導によるマトリックス膨潤、そしてプロトンおよびNADHに対する内側のMMPが、精製されたミトコンドリアを組換えBcl−2タンパク質とプレインキュベーションすることによって妨げられる。Konigsポリアニンとは対照的に、電位依存性アニオンチャンネル(VDAC)の特異的な阻害剤であるBcl−2は、Vprが外側のミトコンドリア膜を横断することを妨げることができない。Bcl−2はANT−Vpr相互作用を低下させ、ANT−Vpr複合体によるチャンネル形成を無効にする。したがって、VprおよびBcl−2はともに、ANTとの直接的な相互作用によってMMPを調節する。
【0042】
VprがANTに結合することを変化させるか、または妨げる方法
VprがANTと物理的および機能的に相互作用することの発見により、VprがANTに結合することを変化させるか、または妨げる方法が可能になる。実施例1〜4に例示されるように、ANTに対するVprの相互作用は、様々な異なるアッセイシステムで検出し、調節することができる。例えば、Bcl−2は、VprのANTとの物理的および機能的な相互作用を調節する。同様に、Bcl−2の結合モチーフと第2のANTループとの重なり部に対応するペプチドのANT104〜116はANT−Vpr結合を阻害する。したがって、これらの分子は、VprがANTに結合することを変化させ、または妨げるために使用することができる。他のペプチド性分子または非ペプチド性分子を、この結合を同様に阻害するために設計することができる。
【0043】
Vpr−ANT結合を同定することにより、アポトーシスを調節し得る分子の作製が可能になる。実施例に示される方法および他の従来の技術は、Vpr、Bcl−2もしくはANT変異体、またはVpr−ANT結合に影響を及ぼす他のポリペプチドもしくは分子をスクリーニングするために適合化させることができる。これにより、Vpr−ANT結合を増強または阻害し得る分子の作製が可能になる。これらの分子の活性は、競合的結合アッセイによって評価することができる。例えば、様々な分子を、実施例に記載される結合アッセイを使用して、ANT−Vpr結合を阻害するそれらの能力について評価することができる。当業者は、多くの他の技術が同様に使用され得ることを理解する。同定された分子はさらに、従来の技術によってアポトーシス活性について評価することができる。さらに、ANTに結合することが明らかにされたVpr分子の構造に基づいて、構造的に類似する分子を、Vpr活性を模倣するために、またはこの活性を阻害するために設計することができる。
【0044】
1つの態様において、可溶型のVprポリペプチドまたはANTポリペプチドを、アポトーシスの誘導を増強または阻害するために細胞とインキュベーションすることができる。1つの態様において、これらのポリペプチドは、アポトーシスを妨害する変異を含む。別の態様において、これらのポリペプチドは、アポトーシスを増強する変異を含む。1つの態様において、これらのポリペプチドは合成される。別の態様において、これらのポリペプチドは組換え技術によって製造される。
【0045】
Vpr−ANT結合、ミトコンドリア膜透過化またはアポトーシスを阻害または増強するVprポリペプチドおよびANTポリペプチドならびに9アミノ酸より多いのペプチドは、少なくとも10個〜20個のアミノ酸、20個〜30個のアミノ酸、30個〜50個のアミノ酸、50個〜100個のアミノ酸および100個〜365個のアミノ酸のサイズのペプチドと同様に、本発明の態様である。これらのポリペプチドおよびペプチドをコードするDNAフラグメントは、本発明により包含される。
【0046】
合成ポリペプチドおよび合成ペプチドは、様々な従来の技術によって作製することができる。そのような技術には、B.Merrifield、Methods Enzymol.289:3〜13、1997; H.BallおよびP.Mascagni、Int.J.Pept.Protein Res.48:31〜47、1996; F.Molinaら、Pept.Res.9:151〜155、1996; J.Fox、Mol.Biotechnol.3:249〜258、1995; and P.Lepageら、Anal.Biochem.213:40〜48、1993に記載される技術が含まれる。
【0047】
別の態様において、ペプチドは、所望するペプチド配列をコードするDNA配列を、所望するペプチドを製造するための発現ベクターにサブクローニングすることによって調製することができる。ペプチドをコードするDNA配列は、好適なリーダーペプチドまたはシグナルペプチドをコードする配列に都合よく連結される。または、DNAフラグメントは、従来の技術を使用して化学合成することができる。DNAフラグメントはまた、知られている制限酵素(New England Biolabs(1997年カタログ)、Stratagene(1997年カタログ)、Promega(1997年カタログ))を使用するDNA(例えば、HIV−1)のクローン体の制限エンドヌクレアーゼ消化によって作製することができ、そしてアガロースゲル電気泳動などによる従来の手段によって単離することができる。
【0048】
別の態様において、十分に知られているポリメラーゼ連鎖反応(PCR)手法を、所望するタンパク質フラグメントをコードするDNA配列を単離および増幅するために用いることができる。DNAフラグメントの所望する末端を規定するオリゴヌクレオチドが5’プライマーおよび3’プライマーとして用いられる。オリゴヌクレオチドは、増幅されたDNAフラグメントの発現ベクターへの挿入を容易にするために制限エンドヌクレアーゼの認識部位を含むことができる。PCR技術は、Saikiら、Science、239:487(1988); Recombinant DNA Methology(Wuら編、Academic Press,Inc.、San Diego、1989)、pp189〜196; PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications(Innisら編、Academic Press,Inc.、1990)に記載される。当然のことではあるが、多くの技術が、ポリペプチドフラグメントおよびDNAフラグメントを調製するために使用され得ること、そしてこの態様は決して本発明の範囲を限定しないことが理解される。
【0049】
VprおよびANTを用いたスクリーニング方法
VprポリペプチドまたはANTポリペプチドは、アポトーシスを媒介するそれらの能力、ならびにVprにより媒介されるアポトーシスを阻止するそれらの能力について評価することができる。例えば、Vprのフラグメントを、従来の力価測定実験によって、ANTに対する天然Vprの結合を阻止するその能力について評価することができる。
【0050】
1つの態様において、表面プラスモン共鳴が、本明細書に記載されるようにANTに対するVprの結合を評価するために使用される。別の態様では、電気生理学が、本明細書に記載されるようにANTに対するVprの結合を評価するために使用される。別の態様では、精製されたミトコンドリアが、本明細書に記載されるようにANTに対するVprの結合を評価するために使用される。別の態様では、合成されたプロテオリポソームが、本明細書に記載されるようにANTに対するVprの結合を評価するために使用される。別の態様では、生細胞の顕微注入が、本明細書に記載されるようにANTに対するVprの結合を評価するために使用される。当然のことではあるが、多くの技術が、ANTに対するVprの結合を評価するために使用され得ること、そしてこれらの態様は決して本発明の範囲を限定しないことが理解される。
【0051】
別の態様において、SUNYにおいて開発された酵母のツーハイブリッドシステム(これは、米国特許第5,283,173号(Fieldsら);J.LubanおよびS.Goff、Curr Opin.Biotechnol.6:59〜64、1995; R.BrachmannおよびJ.Boeke、Curr Opin.Biotechnol.8:561〜568、1997; R.BrentおよびR.Finley、Ann.Rev.Genet.31:663〜704、1997; P.BartelおよびS.Fields、Methods Enzymol.254:241〜263、1995に記載される)を、下記のようにVpr−ANT相互作用の阻害剤についてスクリーニングするために使用することができる。Vprまたは相互作用に関わるその部分をGal4のDNA結合ドメインに融合し、そしてGal4転写活性化ドメインに融合されたANT分子と一緒に、ヒスチジン非含有平板における増殖がGal4活性に依存する菌株に導入することができる。VprポリペプチドがANT分子と相互作用することにより、両方の分子を含む酵母の生育が可能になり、そしてこの相互作用を阻害するか、または変化させる分子に対するスクリーニング(すなわち、増殖を阻害または増大することによるスクリーニング)が可能になる。
【0052】
代わりの態様において、検出可能なマーカー(例えば、β−ガラクトシダーゼ)を、酵母のツーハイブリッドシステムにおける結合を測定するために使用することができる。
【0053】
さらに、VprをANT結合分子として同定することにより、細胞におけるANTの発現を検出し、定量する方法が可能になる。例えば、標識されたVprポリペプチドを、ANTを含有する生物学的サンプルと接触させて、Vpr−ANT複合体を検出することにより、ANTのレベルを明らかにすることができる。
【0054】
精製されたANTポリペプチド(これには、タンパク質、ポリペプチド、フラグメント、変異体、オリゴマーおよび他の形態が含まれる)は、従来の結合アッセイなどの任意の好適なアッセイで、Vprと結合する能力について試験することができる。同様に、Vprポリペプチド(これには、タンパク質、ポリペプチド、フラグメント、変異体、オリゴマーおよび他の形態が含まれる)は、ANTと結合する能力について試験することができる。例示するために、Vprポリペプチドは、検出可能な試薬(例えば、放射性ヌクレオチド、発色基、比色測定反応または蛍光測定反応を触媒する酵素など)で標識することができる。標識されたポリペプチドは、ANTを発現する細胞と接触させられる。その後、細胞は、結合していない標識されたポリペプチドを除くために洗浄され、そして細胞と結合した標識の存在が、標識の性質に従って選ばれた好適な技術によって測定される。
【0055】
または、Vprポリペプチドおよびポリペプチドフラグメントの結合性質は、VprポリペプチドおよびポリペプチドフラグメントがANT発現細胞に結合することをFACS分析および/または免疫蛍光により分析することによって明らかにすることができる。これにより、VprポリペプチドおよびANTポリペプチドならびにポリペプチドフラグメントの結合を特徴づけることができ、そしてANTに結合するVprポリペプチドおよびポリペプチドフラグメントの相対的能力を識別することができる。VprおよびANTを用いたインビトロ結合アッセイも同様に、Vpr−ANT結合活性を特徴づけるために使用することができる。
【0056】
別のタイプの好適な結合アッセイは競合的結合アッセイである。例示するために、変異体の生物学的活性は、VprまたはANTに結合することに対して天然タンパク質と競合する変異体の能力についてアッセイすることによって測定することができる。
【0057】
様々な競合的結合アッセイを従来の方法論によって行うことができる。競合的結合アッセイにおいて用いられ得る試薬には、放射能標識されたVpr、およびANT(内因性または組換え)を発現する無傷な細胞が含まれる。例えば、放射能標識されたVprフラグメントを、細胞におけるANTに対する結合に対して可溶性のVpr変異体と競合させるために使用することができる。無傷な細胞の代わりに、固相に結合させたANTタンパク質が代用され得る。
【0058】
別のタイプの競合的結合アッセイでは、放射能標識されたVprおよび単離されたミトコンドリアが用いられる。定量的な結果を、オートラジオグラフィーによる競合的プレート結合アッセイによって得ることができるが、スキャッチャードプロット(Scatchard、Ann.N.Y.Acad.Sci.51:660、1949)を、定量的な結果を得るために利用することができる。
【0059】
ANTに対するVprの相互作用に影響を及ぼすか、またはANTと相互作用するその能力を模倣するペプチド性分子または非ペプチド性分子
変異体
本発明には、その結合活性が変化しているVprまたはANTの変異体が包含される。本明細書に示される変異体ポリペプチドには、天然の生物学的活性を保持する天然ポリペプチドの変異体またはその実質的な等価体が含まれる。一例として、天然型が結合するのと本質的に同じ結合親和性で結合する変異体が挙げられる。結合親和性は、従来の手法によって、例えば、米国特許第5,512,457号に記載されるように、そして下記に示されるように測定することができる。
【0060】
変異体はまた、増大した親和性で結合することができる。1つの態様において、変異体は、ANTの生物学的活性に対する天然型Vprのアゴニストである。別の態様では、変異体は、ANTの生物学的活性に対する天然型Vprのアンタゴニストである。アゴニスト活性またはアンタゴニスト活性は、本明細書に記載される手法によって容易に測定することができる。
【0061】
変異体には、天然型に対して実質的に相同的であるが、1個以上の欠失、挿入または置換のために天然型のアミノ酸配列とは異なるアミノ酸配列を有するポリペプチドが含まれる。具体的な態様には、天然の配列と比較したとき、アミノ酸残基の1個〜10個の欠失、挿入または置換を含むポリペプチドが含まれるが、このようなポリペプチドに限定されない。
【0062】
特定のアミノ酸を、例えば、類似する生理化学的特性を有する残基で置換することができる。そのような保存的置換の例には、脂肪族残基相互(Ile、Val、LeuまたはAlaなどの相互)の置換、極性残基相互(例えば、LysとArgとの間、GluとAspとの間、またはGlnとAsnとの間など)の置換、または芳香族残基相互(Phe、TrpまたはTyrなどの相互)の置換が含まれる。他の保存的置換、例えば、類似する疎水性特性を有する領域全体の置換を伴う保存的置換がよく知られている。変異体は、ランダム突然変異誘発法または部位特異的突然変異誘発法を含む従来の技術を使用して作製することができる。
【0063】
抗体
本発明の局面において、VprポリペプチドおよびANTポリペプチド、ならびにVprおよびANTのアミノ酸配列に基づくペプチドは、VprポリペプチドおよびANTポリペプチドに特異的に結合する抗体を調製するために利用することができる。本発明のポリヌクレオチドとの免疫反応性を有する抗体が本明細書に提供される。本発明のこの局面において、VprおよびANTのアミノ酸配列に基づくポリペプチドは、VprおよびANTに特異的に結合する抗体を調製するために利用することができる。そのような抗体は、(非特異的な結合とは対照的に)抗体の抗原結合部位を介してポリペプチドに特異的に結合する。したがって、上記に示されるようなポリペプチド、フラグメント、変異体、融合タンパク質などは、それらとの免疫反応性を有する抗体を製造する際の免疫原として用いることができる。より具体的には、ポリペプチド、フラグメント、変異体、融合タンパク質などは、抗体の形成を誘発する抗原性決定基またはエピトープを含む。
【0064】
これらの抗原性決定基またはエピトープは、線状または立体配座的(不連続)のいずれかであり得る。線状のエピトープはポリペプチドのアミノ酸の単一部分から構成されるが、立体配座的または不連続なエピトープは、タンパク質が折り畳まれるときに非常に接近するポリペプチド鎖の種々の領域に由来するアミノ酸部分から構成される(C.A.Janeway,Jr.およびP.Travers、Immuno Biology、3:9(Garland Publishing Inc.、第2版、1996))。折り畳まれたタンパク質は複雑な表面を有するので、利用できるエピトープの数は実に多数である。しかし、タンパク質の立体配座および立体的な障害のために、実際にエピトープに結合する抗体の数は、利用できるエピトープの数よりも少ない(C.A.Janeway,Jr.およびP.Travers、Immuno Biology、2:14(Garland Publishing Inc.、第2版、1996))。エピトープは、当技術分野において知られている方法のいずれかで同定することができる。
【0065】
したがって、本発明の1つの局面は、本発明のポリペプチドの抗原性エピトープに関する。そのようなエピトープは、下記に詳しく記載されるように、抗体(特に、モノクローナル抗体)を製造するために有用である。さらに、本発明のポリペプチドに由来するエピトープは、アッセイにおいて、そして培養されたハイブリドーマから得られるポリクローナル血清または上清などの物質から特異的な結合性抗体を精製するために研究試薬として使用することができる。そのようなエピトープまたはその変異体は、ポリペプチドの固相合成、化学的切断もしくは酵素切断などの当技術分野においてよく知られている技術を使用して、または組換えDNA技術を使用して製造することができる。
【0066】
本発明のポリペプチドのエピトープにより誘発され得る抗体に関して、エピトープが単離されているか、またはポリペプチドの一部を残存しているとしても、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体の両方を、下記に記載されるような従来の技術によって調製することができる。
【0067】
用語「抗体」は、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、それらのフラグメント、具体的には、F(ab’)2フラグメントおよびFabフラグメントなどの抗原結合性のフラグメント、ならびに任意の組換え製造される結合性パートナーを含むことが意味される。抗体は、抗体が約10−1以上または同等のKで結合する場合に特異的に結合することが定義される。結合性パートナーまたは抗体の親和性は、従来の技術を使用して、例えば、Scatchardら、Ann.N.Y.Acad.Sci.51:660(1949)により記載される技術を使用して容易に測定することができる。
【0068】
ポリクローナル抗体は、様々な供給源から、例えば、ウマ、ウシ、ヤギ、ヒツジ、イヌ、ニワトリ、ウサギ、マウスまたはラットから、当技術分野においてよく知られている手法を使用して容易に作製することができる。一般に、適切にコンジュゲート化される精製されたVpr(もしくはANT)、または適切にコンジュゲート化される、Vpr(もしくはANT)のアミノ酸配列に基づくペプチドが、宿主動物に、典型的には非経口注射によって投与される。Vpr(またはANT)の免疫原性を、アジュバント(例えば、フロイント完全アジュバントまたはフロイント不完全アジュバント)の使用によって高めることができる。追加抗原刺激による免疫化の後、少量の血液サンプルが採取され、VprポリペプチドまたはANTポリペプチドに対する反応性について試験される。そのような測定に有用な様々なアッセイの例には、Antibodies:A Laboratory Manual(HarlowおよびLane(編)、Cold Spring Harbor Laboratory Press、1988)に記載されるアッセイ;ならびにカウンターカレント免疫電気泳動(CIEP)、放射免疫アッセイ、放射免疫沈殿、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ドットブロットアッセイおよびサンドイッチアッセイなどの手法が含まれる。米国特許第4,376,110号および同第4,486,530号を参照のこと。
【0069】
モノクローナル抗体は、十分に知られている様々な手法を使用して容易に調製することができる。例えば、米国再発行特許第32,011号、米国特許第4,902,614号、同第4,543,439号および同第4,411,993号;Monoclonal Antibodies,Hybridomas:A New Dimension in Biological Analyses、Plenum Press、Kennett、McKeamおよびBechtol(編)、1980)に記載される手法を参照のこと。簡単に記載すると、マウスなどの宿主動物に、単離および精製されたVpr(またはANT)、コンジュゲート化されたVpr(またはANT)ペプチドが、場合によりアジュバントの存在下で、少なくとも1回、好ましくは、約3週間の間隔で少なくとも2回、腹腔内に注射される。その後、マウスの血清が、どの動物が融合に最も良いかを決定するために、従来のドットブロット技術または抗体捕捉(ABC)によってアッセイされる。約2週間後〜3週間後、マウスは、Vpr(もしくはANT)ペプチドまたはコンジュゲート化Vpr(もしくはANT)ペプチドの静脈内追加抗原刺激が施される。その後、マウスは屠殺され、脾臓細胞が、確立されたプロトコールに従って、Ag8.653(ATCC)などの市販のミエローマ細胞と融合される。簡単に記載すると、ミエローマ細胞は、培地で数回洗浄され、そして約3:1の脾臓細胞対ミエローマ細胞の比でマウスの脾臓細胞に融合される。融合剤は、当技術分野において使用される任意の好適な薬剤であり得る(例えば、ポリエチレングリコール(PEG)。融合物は、融合した細胞の選択的な増殖を可能にする培地を含む平板に置床される。その後、約8日間、融合細胞は増殖させることができる。得られたハイブリドーマに由来する上清が集められ、ヤギ抗マウスIgで最初にコーティングされたプレートに添加される。洗浄後、125I−Vpr(または125I−ANT)などの標識がそれぞれのウェルに加えられ、その後、インキュベーションされる。その後、陽性のウェルをオートラジオグラフィーによって検出することができる。陽性のクローンを大量培養で増殖させることができ、その後、上清がプロテインAカラム(Pharmacia)で精製される。
【0070】
本発明のモノクローナル抗体は、Alting−Meesら、「モノクローナル抗体発現ライブラリー:ハイブリドーマの迅速な代替法」、Strategies In Molecular Biology、3:1〜9(1990)(これは参照として本明細書に組み入れられる)により記載される技術などの代わりの技術を使用して製造することができる。同様に、様々な結合性パートナーを、特異的な結合性抗体をコードする遺伝子の可変領域を取り込むために組換えDNA技術を使用して構築することができる。そのような技術は、Larrickら、Biotechnology、7:394(1989)に記載される。
【0071】
本発明のモノクローナル抗体には、キメラ抗体、例えば、マウスモノクローナル抗体のヒト化体が含まれる。そのようなヒト化抗体は、知られている技術によって調製することができ、そして抗体がヒトに投与されたとき、低下した免疫原性の利点を提供する。1つの態様において、ヒト化モノクローナル抗体は、ネズミ抗体の可変領域(またはちょうどその抗原結合部位)と、ヒト抗体に由来する定常領域とを含む。または、ヒト化抗体フラグメントは、ネズミモノクローナル抗体の抗原結合部位と、ヒト抗体に由来する可変領域フラグメント(これは抗原結合部位を有しない)とを含むことができる。キメラなモノクローナル抗体およびさらに操作されたモノクローナル抗体を製造するための手法には、Riechmannら(Nature、332; 323、1988)、Liuら(PNAS、84:3439、1987)、Larrickら(Bio/Technology、7:934、1989)、およびWinterおよびHarris(TIPS、14:139、1993年5月)に記載される手法が含まれる。抗体を遺伝子導入によって作製するための手法は、英国特許第2,272,440、米国特許第5,569,825号および同第5,545,806号、ならびにそれらからの優先権を主張する関連特許(これらはすべて参照として本明細書に組み入れられる)に見出すことができる。
【0072】
一旦、単離および精製されると、VprおよびANTに対する抗体、ならびに他のVpr結合性タンパク質およびANT結合性タンパク質に対する抗体は、確立されたアッセイプロトコールを使用して、サンプル中のVprおよびANTの存在を検出するために使用することができる。さらに、本発明の抗体は、VprまたはANTに結合させ、その活性をインビボで阻害するために治療的に使用することができる。
【0073】
VprまたはANTおよび他のVpr結合性タンパク質またはANT結合性タンパク質に対する抗体は、VprおよびANTの生物学的活性を調節するために使用することができる。これらの抗体の1つのクラスはミトコンドリア膜透過化およびアポトーシスをもたらす。対照的に、これらの抗体の別のクラスはミトコンドリア膜透過化およびアポトーシスを阻害することができる。
【0074】
Vpr−ANT結合をさらに阻止し得るそのような抗体は、そのような結合から生じる生物学的活性を阻害するために使用することができる。そのような阻止抗体は、任意の好適なアッセイ手法を使用して、例えば、VprがANTに結合することを阻害する能力について抗体を試験することなどによって同定することができる。または、阻止抗体は、Vprが細胞においてANTに結合することから生じる生物学的作用を阻害する能力に対するアッセイで同定することができる。
【0075】
そのよう抗体は、インビトロでの方法において用いることができ、または抗体を生じさせた物質によって媒介される生物学的活性を阻害するためにインビボで投与することができる。様々な障害が、VprのANTとの相互作用によって(直接的または間接的に)引き起こされるか、または(直接的または間接的に)悪化する。治療方法には、ANTにより媒介されるアポトーシスを阻害することにおいて効果的な量で阻止抗体を哺乳動物にインビボ投与することが含まれる。モノクローナル抗体は、一般に、そのような治療方法における使用に好ましい。1つの態様において、抗原結合性の抗体フラグメントが用いられる。
【0076】
抗体は、アゴニスト(すなわち、リガンドを模倣する)性質についてスクリーニングすることができる。そのような抗体は、ANTに結合したとき、VprがANTに結合したときに誘導される生物学的作用に類似する生物学的作用(例えば、アポトーシス)を誘導する。アゴニスト抗体は、細胞のANT媒介のアポトーシスを誘導するために使用することができる。
【0077】
VprまたはANTに対する抗体と、生理学的に許容される希釈剤、賦形剤またはキャリアとを含む組成物が本明細書に提供される。そのような組成物の好適な成分は、VprまたはANTを含有する組成物について上記に記載される通りである。
【0078】
本明細書にはまた、抗体に結合させられた、検出可能な(例えば、診断)治療薬剤を含むコンジュゲート化体が提供される。そのような薬剤の様々な例が上記に示されている。そのようなコンジュゲート化体は、インビトロまたはインビボでの様々な手法で使用される。
【0079】
他の分子
本発明にはまた、VprのANTに対する結合と競合する分子、またはVprのANTに対する結合を増強する分子が包含される。そのような分子は、本明細書に記載されるスクリーニングアッセイによって、または例えば、Vpr−ANT結合の分子モデリングを使用して構造に基づく設計によって同定することができる。
【0080】
医薬組成物および診断用組成物
本発明の組成物は、天然タンパク質、変異体、誘導体、オリゴマーおよび生物学的に活性なフラグメントなどのペプチド性分子または非ペプチド性分子を任意の形態で含有することができる。具体的な態様において、組成物は、可溶性のポリペプチド、または可溶性のVpr、Bcl−2もしくはANTのポリペプチドもしくはフラグメントを含むオリゴマーを含む。
【0081】
本発明の分子の効果的な量を、生理学的に許容される希釈剤、キャリアまたは賦形剤などの他の成分との組合せで含む組成物が本明細書に提供される。分子は、薬学的に有用な組成物を調製するために使用される知られている方法に従って配合することができる。分子は、薬学的に許容される希釈剤(例えば、生理的食塩水、Tris−HCl、酢酸塩およびリン酸塩緩衝化溶液)、保存剤(例えば、チメロサール、ベンジルアルコール、パラベン類)、乳化剤、可溶化剤、アジュバントおよび/またはキャリアととともに、単独の活性な物質として、または所与の適用に好適な他の知られている活性な物質とともに混合状態で一緒にすることができる。医薬組成物について好適な配合物には、Remington’s Pharmaceutical Sciences(第16版、1980年、Mack Publishing Company、Easton、PA)に記載される配合物が含まれる。
【0082】
さらに、そのような組成物は、ポリエチレングリコール(PEG)、金属イオンと複合体化させることができ、またはポリ酢酸、ポリグリコール酸、ヒドロゲル、デキストランなどのポリマー化合物に配合することができ、またはリポソーム、マイクロエマルション、ミセル、単層ベシクルもしくは多層ベシクル、赤血球ゴーストもしくはスフェロブラストに配合することができる。そのような組成物は、物理的状態、溶解性、安定性、インビボ放出速度およびインビボクリアランス速度に影響を及ぼし、したがって、意図された適用に従って選ばれる。
【0083】
本発明の組成物は、任意の好適な様式で、例えば、局所的に、非経口的に、または吸入によって投与することができる。用語「非経口的」には、例えば、皮下経路または静脈内経路または筋肉内経路による注射が含まれ、そしてまた、例えば、疾患部位または傷害部位における局所的な投与も含まれる。インプラントからの持続した放出もまた考えられる。当業者は、好適な投薬量が、処置される障害の性質、患者の体重、年齢および全身状態、ならびに投与経路のような要因に依存して変化することを認識する。予備的な用量を動物試験に従って決定することができ、そしてヒトへの投与に対する投薬量の見積もりが、当技術分野において認められている実施法に従って行われる。
【0084】
核酸を生理学的に許容される配合物に含む組成物もまた考えられる。DNAを、例えば、注射のために配合することができる。
【0085】
ANTの変化に対するスクリーニング方法
本発明はまた、ヒトにおける3つのANTイソタイプの発現または構造における遺伝子的またはエピジェネティックな変化についてスクリーニングする方法を提供する。
【0086】
本発明は、異常なANT発現に関連する疾患の診断を提供する。例えば、ある種のガンでは、ANTの特定の変化がガンに関連することがある。そのようなガンの診断を、例えば、本明細書に記載されるように、Vprを使用して、またはANTに対する結合を保持し得るVprのフラグメントを結合アッセイにおいて使用して達成することができる。それにより、患者における3つのANTイソタイプの発現または構造を明らかにすることができ、診断が達成され得る。
【0087】
特異的に細胞を殺すための方法
Vprまたはその生物学的に活性なフラグメント(vpr52〜96など)は、細胞におけるアポトーシスを誘導するために使用することができる。1つの態様において、vpr52〜96ポリペプチドは、特定の細胞タイプに標的化するために分子に融合され、そのような細胞タイプにおけるアポトーシスを誘導する。さらなる態様において、Vpr標的化分子のコンジュゲート化体はガン細胞を特異的に殺す。その方法論は、Baxに融合したインターロイキン2(IL−2)タンパク質を含有する組換えキメラタンパク質を使用して、IL−2受容体保有細胞をインビトロで選択的に殺すことに成功したことと非常に類似し得る。R.Aqeilan、S.YarkoniおよびH.Lorberboum−Galski、FEBS Lett.457:271〜6(1999)。
【0088】
他の態様において、生物学的に活性なVpr標的化分子のコンジュゲート化体は、疾患に関与する他の細胞タイプを特異的に標的化して、そのような細胞を殺すために使用することができる。
【0089】
二重試験
アポトーシスにおけるANTの役割、より詳細には、ミトコンドリア膜の透過化におけるANTの役割(Brennerら、Oncogene、2000; Costantiniら、Oncogene、2000)を研究するために、本発明者らは、ANTのアンチポート(生命維持)機能および細孔(致死性)機能を人工的な脂質二重層またはリポソームにおいて同時に測定することを可能にする機能的な二重試験を開発している。
【0090】
この機能的な二重試験の原理は、リポソームにおけるANTの再構成、プロテオリポソームの内部における種々の基質(蛍光性基質およびATP)のカプセル化、リポソームの外側への酵素およびADPの添加、そして、ANTにより形成される細孔を介して基質が塩析することの蛍光による測定、そして同時に、外因性ADPに応答して輸送されるATPの発光による測定に基づく。ANTのこの2つの機能に対するその影響を明らかにするために、任意のペプチド化合物または非ペプチド化合物が、リポソームの形成時にANTとともに再構成され得る(例えば、Bax、Bcl−2、Bcl−x(L))か、またはリポソーム内にカプセル化され得るか、または外因的な様式でプロテオリポソームに添加され得る(例えば、ペプチド分子〔例えば、Vpr、Vpr52〜96〕、Bldなどの添加)か、またはされ得ない(アトラクチロシド、カルシウム、t−BHP、ジアミド、BA、シクロスポリンA、ベルテポルフィンなど)。定量的な測定を固定点または速度論的様式で行うことができる。この試験は96ウェルのマイクロプレートで行われ、HTS(ハイスループットスクリーニング)に適合させることができる。
【0091】
この機能的な二重試験により、アポトーシスを誘導もしくは阻害する分子のスクリーニング、ANTから細孔への変換を変換もしくは促進し得るANTパートナー分子のスクリーニング、またはANTの特定の機能的形態(生命維持機能および/または致死的機能の変化、ANTイソタイプの比率の変化)の診断が可能になる。アンチポート機能試験により、ANTの生命維持機能に対して分子の毒性を評価することが可能になる。
【0092】
本明細書は、参照として本明細書に組み入れられる、本明細書に引用される参考文献の教示を考慮して非常に十分に理解される。本明細書内の態様および実施例は、本発明の様々な態様の例示を示しているが、本発明の範囲を限定するために解釈すべきではない。当業者は、多くの他の態様が本発明によって包含されることを容易に認識する。
【0093】
実施例1
VprとANTとの物理的および機能的な相互作用
表面プラスモン共鳴測定は、精製された界面活性剤可溶化ANTタンパク質が、固定化VprのC末端成分ビオチン−Vpr52〜96に、ナノモル濃度の範囲の親和性で、(変異型のビオチン−Vpr52〜96〔R73,80A〕にはかなり小さい程度で)結合することを示す(図1AおよびB)。この相互作用は、ANTの立体配座に異なるように影響を及ぼす2つのANTリガンドによって調節される(M.Klingenberg、J.Membrane Biol.56、97〜105(1980)):すなわち、Vprの結合に有利なPTPC活性化因子のアトラクチロシド(Atr)、およびVprの結合を低下させるPTPC阻害剤のボンクレキン酸(BA)(図1C)。膜に対するVpr52〜96の結合は、タンパク質を含まないリポソームと比較したとき、ANTが再構成されているリポソーム内で大きく促進される(図2A)。このANT作用はBAによって阻害される(図2B)。Vpr52〜96(VprのN末端成分〔Vpr1〜51〕または変異型Vpr52〜96(これは、アルギニン77がアラニンにより置換されている;Vpr52〜96〔R77A〕)ではない)もまた、ANTプロテオリポソームの透過化を生じさせる(図2C)が、リポソーム単独に対する作用を有していない。
【0094】
Bcl−2様のタンパク質がANTのモチーフ(aa105〜155)に結合し(I.Marzoら、Science、281、2027〜2031(1998))、アポトーシスの制御におけるその関与がANTの欠失マッピングによって確認されている(M.K.A.Bauer、A.Schubert、O.Rocks、S.Grimm、J.Cell Biol.147、1493〜1501(1999))。このモチーフは、膜間腔に露出する調節ドメインである第2のANTループ(aa92〜116)と部分的に重なる(G.Brandolin、A.Le−Saux、V.Trezeguet、G.J.Lauquinn、P.V.Vignais、J.Bioenerg.Biomembr.25、493〜501(1993); M.Klingenberg、J.Bioenerg.Biomembr.25、447〜457(1993))。Bcl−2結合モチーフとこのループとの重なりに対応するペプチド(ANT104〜116)は、おそらくはVpr52〜96との直接的な会合(図1Dにおける挿入図)を介して、ANTとVprとの相互作用を阻害した(図1C)。
【0095】
ヒトリン酸キャリアに由来するトポロジー的に関連するペプチドモチーフまたはANT104〜116の変異型およびスクランブル型(図1Cにおける対照ペプチド)はいずれもそのような阻害作用を有していなかった。(対照ペプチドではなく)ANT104〜116もまた、Vpr52〜96により誘導されるANTプロテオリポソームの膜透過化を妨げた(図2C)。このことは、脂質二重層の状況では、Vprの作用は、ANTとの直接的な相互作用を伴ったことを示している。平面状の脂質二重層では、低用量のVpr52〜96(<1nM)は、ANTが存在しない限り、チャンネルを形成することができなかった。
【0096】
ANTおよびVpr52〜96は共同して、そのコンダクタンス(190±2pS)(図3)が、高用量(180nM)のVpr52〜96単独(55±2pS)により形成されるチャンネルよりもはるかに大きい異なるチャンネルを形成することに協力した(図3、およびS.C.Piller、G.D.Ewart、A.Premkumar、G.B.Cox、P.W.Gage、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、93、111〜115(1996))が、Ca 処理されたANTにより形成されるチャンネルの範囲内であった(N.Brustovetsky、M.Klingenberg、Biochemistry、35、8483〜8488(1996); C.Brennerら、Oncogene、19、329〜336(2000))。これらの生物物理実験は、ANTおよびVprが膜内で直接的に相互作用して、機能的に能力を有するチャンネル形成ヘテロ(ポリ)マーを形成することを明らかにしている。
【0097】
実施例2
Vprにさらされた精製ミトコンドリアの酸化的性質
未処理のオルガネラ(図4A、軌跡a)と比較したとき、Vpr52〜96とプレインキュベーションされた精製ミトコンドリア(図4A、軌跡b)は、呼吸制御(RC)が著しく不完全であった。Vprは、ADP添加に先行するコハク酸の酸化を増大させ、そしてオリゴマイシン(特異的なATPase阻害剤)の阻害作用と、プロトノホアカルバモイルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾン(CCCP)による脱共役の刺激作用との両方を無効にした。したがって、(Vpr1〜51ではなく)Vpr52〜96は、RC(オリゴマイシン対CCCPでの酸素消費比)を、対照ミトコンドリアにおける5.3と比較して、1.1の値に低下させた(図4B)。完全なVprタンパク質(Vpr1〜96)、およびVprの最小「ミトコンドリア毒性」モチーフに対応する短いペプチド(Vpr71〜82)(L.G.Macreadieら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、92、2770〜2774(1995); I.G.Macreadieら、FEBS Lett.410、145〜149(1997); E.Jacototら、J.Exp.Med.191、33〜45(2000))もまたRC値を低下させた(図4B)。注目すべきことに、Vprにより誘導されるRCの喪失は、酸化速度の著しい低下と関連しなかった(図4A)。このことは、膜結合型シトクロームcの大きい喪失が、Vpr52〜96との短時間のインキュベーションを行ったときに生じなかったことを示唆している。したがって、コハク酸を酸化するVpr52〜96処理ミトコンドリアへのシトクロームcの添加は、酸素の取り込み速度を刺激しなかった(図4A、軌跡b)。呼吸鎖のVpr媒介による脱共役が観測されたことにより、本発明者らは、IM透過化を誘導するその能力を試験することに駆り立てられた。IMはNADHに対して本質的には不透過性である(P.Rustinら、J.Biol.Chem.271、14785〜14790(1996))ので、NADHが対照ミトコンドリアに添加されたとき、有意な酸素取り込みを測定することができなかった(図5A、軌跡a)。しかし、Vpr52〜96の添加により、NADH刺激された著しい酸素消費が促進された(図5A、軌跡b)。このことは、Vprが、プロトン(これは脱共役をもたらす;図4A、軌跡b)およびNADH(図5A、軌跡b)の両方に対してIMの透過性を増大させたことを示している。
【0098】
NADHおよびシトクロームcに対する内側および外側のMMPの差のある速度論をぞれぞれ評価した(図5B)。Vpr52〜96が添加されたミトコンドリアによるNADH酸化が10分後に最大になることが見出された(図5B)。同様な条件のもとで、Vpr52〜96は、シトクロームcオキシダーゼに対するシトクロームcの十分とはいえない接近を誘導しただけであった(図5B)。さらに、ΔΨの喪失が、シトクロームcの放出が免疫ブロットによって検出され得る前に十分に生じていた(図5C)。したがって、Vpr52〜96は、OMが外因性のシトクロームcに対して透過性になる前に十分に内側のMMPを生じさせている。これにより、超構造的レベル(下記参照、図6C)において、Vpr52〜96で処理されたミトコンドリアは、OMの破裂が明らかになる前にマトリックスの膨潤を示した。
【0099】
実施例3
ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介による阻害
無傷な細胞に対するVprの細胞外からの添加は、核の凝縮が生じる前に、迅速なΔΨの喪失を誘導した。これらの作用は、組換えBcl−2を細胞質に顕微注入することによって妨げられた(図6A)。精製されたミトコンドリアを組換えBcl−2(またはANTリガンドのBA)とプレインキュベーションすることによってもまた、NADHに対するVpr媒介による内側MMPが妨げられた(図6B)。付随的には、Vpr誘導によるマトリックス膨潤(図6C)およびΔΨ喪失(図6DおよびE)の両方が、(Bcl−2Δα5/6(仮想的な細孔形成性のα5らせんおよびα6らせんを有しない欠失変異体、S.Schendel、M.Montal、J.C.Reed、Cell Death Differ.5、372〜380(1998)ではなく)Bcl−2によって、そしてPTPCの2つの薬理学的阻害剤(BAおよびシクロスポリンA;CsA)によって、ならびに特異的なVDAC阻害剤のKoenigsポリアミン(PA10; S.Stanley、J.A.Dias、D.D’Arcangelis、C.A.Mannella、J.Biol.Chem.270、16694〜16700(1995))によって阻害された。顕微注入されたPA10はまた、無傷な細胞に対するVpr52〜96の作用を阻害する(図6A)。精製されたミトコンドリアに対するVpr52〜96の結合は、オルガネラをPA10とプレインキュベーションすることによって完全になくなり、BAにより部分的に低下したが、CsAでは影響されなかった(図7B)。したがって、Vprは、VDACを介してミトコンドリアに近づくに違いない。
【0100】
Bcl−2は、(VDACのBcl−2媒介による閉鎖に基づいて)VprがVDACを介してOMを横断することを妨げること(S.Shimizu、M.Narita、Y.Tsujimoto、Nature、399、483〜487(1999); S.Shimizu、A.Konishi、T.Kodama、Y.Tsujimoto、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、97、3100〜3105(2001))、および/または(ANTとのその物理的および機能的な相互作用に基づいて)ANTに対するVpr作用を阻害すること(I.Marzoら、Science、281、2027〜2031(1998); C.Brennerら、Oncogene、19、329〜336(2000); M.Naritaら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、95、14681〜14686(1998))が予想され得る。組換えBcl−2は、Vpr52〜96誘導のマトリックス膨潤(図6C)およびΔΨ喪失(図6DおよびE)を強く低下させたが、精製されたミトコンドリアに対するVpr52〜96の結合を損なうことができなかった(図7B)。Vpr−ANT相互作用に対するPA10およびBcl−2の差のある阻害作用が異なる実験系で確認された。PA10は、ビオチン化Vpr52〜96を使用するANTの親和性媒介による精製を完全に無効にした(図7C)。ただし、その作用は、無傷なミトコンドリアに対して評価された(この場合、Vpr52〜96は、ANTに達するためにはOMを横断しなければならない)。対照的に、PA10は、トリトン可溶化ミトコンドリアからのANTのVpr52〜96媒介による精製に影響を及ぼさなかった(この場合、ANTはVpr52〜96に容易に接近することができる)。同じ条件のもとでは、無傷なミトコンドリアまたは可溶化されたミトコンドリアへのその添加にも関わらず、Bcl−2は、ANTのVpr52〜96媒介による回収を低下させた(図7C)。したがって、Bcl−2は、Vpr52〜96がOMを通過することを可能にする、(PA10により阻害される)VDAC媒介の溝を妨害しない。
【0101】
実施例4
Vpr−ANT相互作用のBcl−2媒介による阻害
さらに一連の実験により、Bcl−2がANTとのVprの物理的および機能的な相互作用を調節することが示された。(Bcl−2 Δα5/6ではなく)組換えBcl−2は、可溶性ANT(図8A)または膜結合型ANT(図8B)に対するVpr52〜96の結合を低下させた。Bcl−2はVpr52〜96と結合しなかったので、Vpr/ANT結合の阻害は、直接的なBcl−2/ANT相互作用のためであると考えられる(I.Marzoら、Science、281、2027〜2031(1998); C.Brennerら、Oncogene、19、329〜336(2000))。これにより、Bcl−2は、ANT含有脂質二重層におけるVpr52〜96誘導によるチャンネルの形成を無効にした。対照的に、同じ条件において、Baxは、Vpr52〜96−ANTチャンネルのコンダクタンスを、(何らさらに添加されていないVpr52〜96−ANTに対する190±2と比較したとき)245±2Sの平均値に悪化させた(図8C)。
【0102】
実施例5
二重試験のプロトコール
1.ANTの精製。ANTは、Brennerら、Oncogene、2000、によって記載されるプロトコールに従って、ラットの心臓から精製され、リポソームにおいて再構成された。
【0103】
2.リポソームにおけるANTの再構成。ANT(0.03mg/ml)を、n−オクチル−β−D−ピラノシド0.3%の存在下、ホスファチジルコリンおよびカルジオリピンから構成されるリポソーム(PC:CL;45:1;W;w;および脂質1mgあたりANT300ng)に、室温で2分間取り込ませた。必要な場合、他のタンパク質または化合物が、取り込み時のこの段階で加えられた(例えば、Bcl−2、Bax)。その後、界面活性剤が、リポソームをHEPES 10mM、スクロース125mM、pH7の緩衝液(例えば、リポソーム1ml対して緩衝液約1l)に対して4℃で一晩透析することによって除かれた。
【0104】
3.細孔機能試験。リポソームに、超音波処理(50W、22秒)により、KCl 10mMにおいて4−UMP 1mM(4−メチルウンベリフェリルホスファート)を担荷した。その後、プロテオリポソームをSephadex G25カラムで分離して、カプセル化されなかった化合物を除いた。溶出は、HEPES 10mM、スクロース125mM、pH7の緩衝液を室温で使用して行われた。96ウェルマイクロプレートにおいて、リポソーム25μlをそれぞれのウェルに入れた。
【0105】
試験される生成物の25μlを添加し、室温で種々の化合物とともに30分間〜60分間インキュベーションした(例えば、Vpr52〜96については30分;非ペプチド化合物については60分)。その後、アルカリホスファターゼ(5U/ml)およびHEPES 10mM、スクロース125mM、MgCl2 0.5mM、pH7.4の反応緩衝液150μlを添加した。プレートを、4−UMPの4−ウンベリフェロン(4−UM)への酵素変換を行わせるために37℃で振とうしながら15分間インキュベーションした。反応を、停止緩衝液150μl(10mM HEPES−NaOH、200mM EDTA、pH10)の添加により停止させた。4−UMの蛍光測定による測定を行った(励起:365nm;放射:450±5nm)。それぞれの実験において、リポソームの非処理サンプル、4−UMPのカプセル化サンプル、および4−UMPの最大塩析サンプルを作製して、これらにより、結果を、塩析された4−UMPの百分率として表すことができる。
【0106】
4 アンチポート機能試験。リポソームに、超音波処理(50W、22秒)により、KCl 10mMにおいてATP 1mM(4−メチルウンベリフェリルホスファート)を担荷した。その後、プロテオリポソームをSephadex G25カラムで分離して、カプセル化されなかった化合物を除いた。溶出は、少量のHEPES緩衝液溶液10mM、スクロース125mM、pH7、を用いて室温で行われた。96ウェルマイクロプレートにおいて、リポソーム25μlをそれぞれのウェルに入れた。
【0107】
試験される生成物の25μlを加え、室温で30分間〜60分間インキュベーションした(例えば、Vpr52〜96については30分;非ペプチド化合物については60分)。その後、ルシフェラーゼ25μl(HS II Boerhingerキット)を添加し、放射光を直ちに測定した。結果は、リポソームの外側への400μlの添加に応答してさらされた最大ATPに対する比較による百分率として表される。
【0108】
5.備考。細孔機能を測定する目的で4−UMPおよびKClが担荷されたプロテオリポソームは−20℃で凍結されるが、輸送体機能を測定するためにATPおよびKClが負荷されたプロテオリポソームは凍結されない。
【0109】
【表1】

Figure 2004508385
Figure 2004508385

【図面の簡単な説明】
【図1A】
図1は、VprとANTとの物理的および機能的な相互作用を表す。
A.Vpr52〜96、Vpr52〜96〔R73A,80A〕または無関係な対照(Co)とのANTの相互作用のプラスマ表面共鳴センサーグラム。Vpr52〜96との相互作用のセンサーグラムだけが、時間の関数としての結合の増大、および解離期(off)の開始時における正のシグナルを示す。相互作用の計算されたK(K=kon/koff)は9.7±6.4nM(X±SD、n=5)である。
【図1B】
図1は、VprとANTとの物理的および機能的な相互作用を表す。
B.ブランクを差し引くことによって補正されたセンサーグラムにおけるANTの種々の濃度で測定されたラングミュア等温式(センサーグラムはVpr52〜96〔R73A,80A〕で得られた)。
【図1C】
図1は、VprとANTとの物理的および機能的な相互作用を表す。
C.ANTリガンドおよびANT由来ペプチドによるVpr52〜96−ANT相互作用の調節。測定は、ボンクレキン酸(BA、250μM)、アトラクチロシド(Atr、50μM)、ANT104〜116ペプチドまたは3つの対照ペプチド(すべて5μM)の非存在下(φ)または存在下においてAのように行われた。ANT−2由来ペプチドのANT104〜116〔DKRTQFWRYFAGN〕および対照ペプチド(Co.I:スクランブル型ANT104〜116〔FQNYWGHKRFRDA〕;Co.II:変異型ANT104〜116〔DGHKQFWGYFAGN〕;Co.III:ANT関連のヒトリン酸輸送体タンパク質に由来するトポロジー的に等価なペプチド(aa149〜161)〔SNMLGEENTYLWR〕。活性化または阻害は、(1−k0a/k)x100として計算された(式中、k0aおよびkはそれぞれ、薬剤の存在下または非存在下における初速度である)。
【図1D】
図1は、VprとANTとの物理的および機能的な相互作用を表す。
D.ビオチン化Vpr52〜96に対するANT104〜116の結合に関するラングミュア等温式(Aで測定されたとき)。相互作用の計算されたKは35μMである。
【図1E】
図1は、VprとANTとの物理的および機能的な相互作用を表す。
E.ANTおよびANT−2由来ペプチドANT104〜116のトポロジーを示す概略図である。
【図2A】
図2は、VprとANT含有リポソームとの物理的相互作用(A、B)および機能的相互作用(C)を表す。
A.ANT−リポソームおよびリポソーム単独に対するFITC標識Vpr52〜96結合の用量応答曲線。
【図2B】
図2は、VprとANT含有リポソームとの物理的相互作用(A、B)および機能的相互作用(C)を表す。
B.BA(50μM)の存在下または非存在下でのリポソーム単独、ANT−プロテオリポソームに対するFITC−Vpr52〜96(2μM)の結合。
【図2C】
図2は、VprとANT含有リポソームとの物理的相互作用(A、B)および機能的相互作用(C)を表す。
C.VprによるANTプロテオリポソームの透過化(X±SD、n=3)。リポソームは、4−メチルウンベリフェリルホスファート(4−MUP)が負荷され、そしてBA(50μM)、ADP(800μM)および/または示されたペプチド(Bの場合と同じ、0.5μM、Vpr52〜95と5分間プレインキュベーションされる)の存在下または非存在下、Atr(200μM)または示されたVpr由来ペプチド(1μM)に80分間さらされた。その後、アルカリホスファターゼが加えられ、リポソームから放出された4−MUPを蛍光色素の4−メチルウンベリフェロン(4−MU)に変換し、Vpr由来ペプチドにより誘導された4−MUP放出の割合を「材料および方法」に記載されるように計算した。
【図3A】
図3は、平面状脂質二重層におけるVpr52〜96およびANTの電気生理学的性質を表す。Vpr52〜96(80nM、+150mV)、Vpr52〜96(0.4nM、+100mV)、ANT(1nM、+110mV)およびVpr52〜96+ANT(0.4:1nM、+115mV)の電流変動、ならびにコンダクタンスレベルの関連するヒストグラム(右)が示される。
A.単一チャンネルレベルでのANTとVpr52〜96との共同的作用。合成膜内に取り込まれた後における、Vpr52〜96(80nM、+150mV)、Vpr52〜96(0.4nM、+100mV)、ANT(1nM、+110mV)およびVpr52〜96+ANT(0.4:1nM、+115mV)の電流変動。単一チャンネルでの記録が、「Tip−Dip」技術を使用して行われた。示される記録は、少なくとも3回の独立した測定に対する代表例である。
【図3B】
図3は、平面状脂質二重層におけるVpr52〜96およびANTの電気生理学的性質を表す。Vpr52〜96(80nM、+150mV)、Vpr52〜96(0.4nM、+100mV)、ANT(1nM、+110mV)およびVpr52〜96+ANT(0.4:1nM、+115mV)の電流変動、ならびにコンダクタンスレベルの関連するヒストグラム(右)が示される。
B.Aで得られたコンダクタンスの統計学的分析。結果は、種々の電圧における電流変動として表された。コンダクタンス(γ;ピコシーメンス(pS)単位で)が、電流を電圧で除することによって計算される。
【図4A】
図4は、Vprにさらされた精製ミトコンドリアの酸化的性質を示す。
A.示された薬剤を添加した後における酸素消費曲線。軌跡a:対照ミトコンドリア(前処理なし)。軌跡b:1μMのVpr52〜96で10分間にわたり前処理されたミトコンドリア。軌跡に沿った数字は、1分あたり1mgのタンパク質について消費されたOのnmolである。
【図4B】
図4は、Vprにさらされた精製ミトコンドリアの酸化的性質を示す。
B.1μMのVpr由来ペプチドを添加した10分後のCCCP存在下での酸素消費を、オリゴマイシンを用いて測定された酸素消費(Aのように測定)で除することによって計算された呼吸制御(RC)値(3回の測定値の平均値)。
【図5A】
図5は内側対外側のミトコンドリア膜透過化を示す。
A.NADHおよびVpr52〜96(1μM)を添加した後で行われた呼吸測定。軌跡に沿った数字は、1分あたり1mgのタンパク質について消費されたOのnmolである。Vprにより刺激されたNADH非依存性のO消費がロテノンに対して完全に感受性であったことに留意すること。
【図5B】
図5は内側対外側のミトコンドリア膜透過化を示す。
B.NADHに対するVpr52〜96誘導の内膜透過化の速度論、および低下したシトクロームcに対する外膜透過化の速度論。酸素消費が、2mMのNADHの存在下(黒四角)でAの場合(軌跡C〜D)のように測定され、そしてシトクロームc(15μM)の酸化(白丸)が、記載(Rustinら、1994)のように分光蛍光測定法によって測定された。シトクロームc酸化の100%値は2.5mMのラウリルマルトシドの添加によって測定された。
【図5C】
図5は内側対外側のミトコンドリア膜透過化を示す。
C.Vpr52〜96により誘導されるΔΨ喪失およびシトクロームc放出の速度論。精製されたミトコンドリアを1μMのVpr52〜96で処理し、ΔΨ感受性蛍光色素JC−1を使用して、低いΔΨを有するミトコンドリアの割合の細胞蛍光測定法による測定に供した。同時に、シトクロームcがミトコンドリアの上清において免疫検出された。
【図6A】
図6は、ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介の阻害を示す。
A.無傷な細胞において誘導されるVpr52〜96誘導のΔΨ消失。COS細胞は、組換えヒトBcl−2(10μM)、Konigsポリアニオン(PA、2μM)またはPBSのみが顕微注入され、次いで1μMのVpr52〜96の非存在下(Co.)または存在下で3時間インキュベーションされ、そしてΔΨ感受性色素JC−1(2μM;ΔΨが高いミトコンドリアの赤色蛍光、ΔΨが低いミトコンドリアの緑色蛍光)で染色された。
【図6B】
図6は、ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介の阻害を示す。
B.NADHに対してVpr誘導される内側のMMPに対するBcl−2の作用。ミトコンドリアは未処理(Co.)のままにされるか、またはBcl−2(0.8μM)もしくはBA(10μM)で(10分)前処理された。精製されたミトコンドリアの酸素消費が、示されるようにコハク酸塩+CCCPまたはNADHを添加した後、図5のように測定された。
【図6C】
図6は、ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介の阻害を示す。
C.単離されたミトコンドリアに対するVprの超構造的作用。電子顕微鏡写真は、0.8μMのBcl−2または2μMのPA10とのプレインキュベーション(5分間)を行った後、3μMのVpr52〜96と5分間または15分間にわたってミトコンドリアをインキュベーションした後に得られた。
【図6D】
図6は、ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介の阻害を示す。
D.精製されたミトコンドリアにおけるVpr52〜96誘導によるΔΨ消失に対するBcl−2およびPA−10の作用。単離されたミトコンドリア(200μgタンパク質/ml)を、示された阻害剤(5μMのCsA、50μMのBA、0.8μMのBcl−2、2μMのPA10;5分〜10分)とプレインキュベーションし、洗浄(10分、6800g、20℃)して、ΔΨ感受性色素JC−1(200nM、10分)とインキュベーションし、そしてVpr52〜98(3μM、5分)にさらして、蛍光(570nm〜595nm)および粒子サイズ(FSC)のフローサイトメトリー測定に供した。数字は、約10イベントの中でのJC−1高ミトコンドリアおよびJC−1低ミトコンドリアの割合を示す。
【図6E】
図6は、ミトコンドリアに対するVpr作用のBcl−2媒介の阻害を示す。
E.種々のVpr由来ペプチドとインキュベーションした後のJC−1低ミトコンドリアの頻度の定量(X±SD、n=5)。精製されたミトコンドリアを、PT緩衝液において、Bcl−2(0.8μM)、Bcl−2Δα (0.8μM)またはBA(10μM)の存在下または非存在下で10分間プレインキュベーションし、そしてΔΨ感受性色素JC−1(200nM、10分)とインキュベーションし、その後、3μMのVpr52〜96(wt、示されるようなビオチン化体または修飾型)と5分間、または5μM〜10μMのVpr1〜96、Vpr1〜51、Vpr71〜96、Vpr71〜82(wtまたは示されるような修飾型)と10分間インキュベーションし、最後に、Dのようにフローサイトメトリー分析に供した。
【図7A】
図7は、Vpr52〜96がミトコンドリアに結合することに対するBcl−2およびPA−10の差のある作用を表す。
A.Vpr52〜96は、ΔΨ喪失を誘導する前にミトコンドリアと結合する。ミトコンドリアは染色されないままにされた(Co.における挿入図)か、またはΔΨ非感受性ミトコンドリア色素MitoTracker(登録商標)グリーン(75mM)に、単独(MTG)で、もしくは0.5μMのFITC−Vpr52〜95(緑色蛍光)とともに、ΔΨ感受性ミトコンドリア色素MitoTracker(登録商標)レッド(CMXRos;赤色蛍光)と組み合わせてさらされ、その後、フローサイトメトリーによる二色分析が行われた。数字は、それぞれ四連におけるミトコンドリアの割合を示す。
【図7B】
図7は、Vpr52〜96がミトコンドリアに結合することに対するBcl−2およびPA−10の差のある作用を表す。
B.Bcl−2でなく、PA−10が、ミトコンドリアに対するVpr52〜96の結合を阻害する。ミトコンドリアを示された阻害剤と10分間プレインキュベーションして、FITC−Vpr52〜96で標識されたミトコンドリアの割合がAのように測定される。C.ビオチン化Vpr52〜96によるANTのアフィニティー精製に対するBcl−2の阻害作用。ミトコンドリアを、示された阻害剤とインキュベーションし、その後、5μMのビオチン化Vpr52〜96とともにRTで30分間さらした。ミトコンドリアを、材料および方法に記載されるようにTris/HClとともに、ビオチン化Vpr52〜96とのインキュベーション後(上段)またはインキュベーション前(下段)に溶解した。そのミトコンドリアリガンドとの複合体を形成したビオチン化Vpr52〜96がアビジン−アガロースに保持され、ANTの免疫ブロット検出に供された。
【図7C】
図7は、Vpr52〜96がミトコンドリアに結合することに対するBcl−2およびPA−10の差のある作用を表す。
【図8A】
図8は、Vpr−ANT相互作用のBcl−2媒介による阻害を表す。
A.Vpr52〜96と精製された天然ANTとの相互作用のBcl−2媒介による阻害のプラスモン表面共鳴測定。相互作用は、示された濃度の組換えBcl−2、Bcl−2Δα または組換えBidを添加した後に測定された。データ(X±SD、n=3)は図1のように計算された。
【図8B】
図8は、Vpr−ANT相互作用のBcl−2媒介による阻害を表す。
B.VprがANTプロテオリポソームに結合することに対するBcl−2の作用。800nMのBcl−2または2μMのPA10とプレインキュベーションされたANTプロテオリポソームにおけるFITC標識Vpr52〜96の保持(X±SD、n=3)が図2Aのように評価された。
【図8C】
図8は、Vpr−ANT相互作用のBcl−2媒介による阻害を表す。
C.平面状脂質二重層におけるVpr−ANTチャンネルの形成に対するBcl−2の作用。Vpr52〜96+ANT+Bax(0.4:1:0.3nM)およびVpr52〜96+ANT+Bcl−2(0.4:1:1nM)の単一チャンネル記録(+75mV)ならびに対応する振幅ヒストグラムが示される。Vpr52〜96+ANT単独に対する対照値は図1e(示されず)の場合と同様である(c、閉鎖、o、開放)。
【図9】
図9はVpr/PTPC相互作用のモデルを表す。VprはVDACを通って外膜を横断するが、これは、Koenigsポリアニンによって阻害される。Vprは、その後、ANTと相互作用する。Bcl−2およびANTリガンド(ボンクレキン酸塩)は、VprがANTに結合することを阻害し、これに対して、CsAは、シクロフィリンD(Cyp−D)に対するその作用を介してANTの細孔形成機能に間接的に影響を及ぼす。[0001]
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 231,539 (filed September 11, 2000) and US Provisional Patent Application No. 60 / 232,841 (filed September 15, 2000). , Both of which are incorporated herein by reference.
[0002]
(Field of the Invention)
The present invention relates to the proto-apoptotic protein Vpr encoded by HIV-1 whose physical association with the mitochondrial inner membrane protein ANT (adenine nucleotide transporter, also called adenine nucleotide translocase or ADP / ATP carrier). And the discovery that functional interactions induce mitochondrial membrane permeabilization. HIV-1 viral protein R (Vpr) interacts with the permeable transition pore complex (PTPC) to form ANT pore formation and / or mitochondrial membrane permeabilization (MMP) and consequent cell death (MMP). Cell death by apoptosis, or by some related mechanism of cell death).
[0003]
(Background of the Invention)
It is now recognized that mitochondria play an important role in controlling cell survival and death (apoptosis) (Kroemer and Reed, 2000). Thus, an increasing number of molecules are involved in signal transduction, and many metabolites (and certain viral effectors) appear to act on mitochondria and affect permeabilization of mitochondrial membranes. Also, a significant number of experimental anti-cancer drugs kill cells by acting directly on the mitochondrial membrane (Ravagnan et al., 1989; Larochette et al., 1999; Marchetti et al., 1999; Fulda et al., 1999; Belzacq et al., 2000). Thus, the use of specific pro-apoptotic agents for mitochondria appears to be a new concept in anti-cancer chemotherapy (for reference, Costantini et al., 2000). A possible outcome could be to use cytoprotective molecules based on their ability to stabilize mitochondrial membranes to treat diseases associated with excessive apoptosis (AIDS, neurodegenerative diseases, etc.). Against this background, the identification of such molecular components (modes of action) that control the permeability of mitochondrial membranes has become a major theme in biomedicine.
[0004]
MMPs release caspase activator and caspase-independent death effectors from the transmembrane space, median transmembrane potential (ΔΨm) As well as apoptotic cell death with disrupted oxidative phosphorylation. G. FIG. Kroemer, N .; Zamzami, S.M. A. Susin, Immunol. Today, 18, 44-51 (1997); R. Green, J.M. C. Reed, Science, 281, 1309-1312 (1998); J. Lemasters et al., Biochim. Biophys. Acta, 1366, 177-196 (1998); C. Wallace, Science, 283, 1482-1488 (1999); G. FIG. Vander Heiden, C.I. B. Thompson, Nat. Cell Biol. 1, E209-E216 (1999); Gross, J.M. M. McDonnell, S.M. J. Korsmeyer, Genes Dev. 13, 1988-1911 (1999); Kroemer, J .; C. Reed, Nat. Med. 6, 513-519 (2000). Pro-apoptotic and anti-apoptotic members of the Bcl-2 family interact with adenine nucleotide transporters (ANT; at the inner membrane (IM)), voltage-dependent anion channels (VDAC; at the outer membrane (OM)). And / or regulates inner and outer MMPs by autonomous channel-forming activity. G. FIG. Kroemer, N .; Zamzami, S.M. A. Susin, Immunol. Today, 18, 44-51 (1997); R. Green, J.M. C. Reed, Science, 281, 1309-1312 (1998); J. Lemasters et al., Biochim. Biophys. Acta, 1366, 177-196 (1998); C. Wallace, Science, 283, 1482-1488 (1999); G. FIG. Vander Heiden, C.I. B. Thompson, Nat. Cell Biol. 1, E209-E216 (1999); Gross, J.M. M. McDonnell, S.M. J. Korsmeyer, Genes Dev. 13, 1988-1911 (1999); Kroemer, J .; C. Reed, Nat. Med. 6, 513-519 (2000); Marzo et al., Science, 281, 2027-2031 (1998); Shimizu, M .; Narita, Y .; Tsujimoto, Nature, 399, 483-487 (1999); Shimizu, A .; Konishi, T .; Kodama, Y .; Tsujimoto, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 3100-3105 (2000); Desagher et al. Cell Biol. 144, 891-901 (1999).
[0005]
ANT and VDAC are the major components of the permeable transition pore complex (PTPC), a polyprotein structure organized at the site where two mitochondrial membranes juxtapose. G. FIG. Kroemer, N .; Zamzami, S.M. A. Susin, Immunol. Today, 18, 44-51 (1997); R. Green, J.M. C. Reed, Science, 281, 1309-1312 (1998); J. Lemasters et al., Biochim. Biophys. Acta, 1366, 177-196 (1998); C. Wallace, Science, 283, 1482-1488 (1999); G. FIG. Vander Heiden, C.I. B. Thompson, Nat. Cell Biol. 1, E209-E216 (1999); Gross, J.M. M. McDonnell, S.M. J. Korsmeyer, Genes Dev. 13, 1988-1911 (1999); Kroemer, J .; C. Reed, Nat. Med. 6, 513-519 (2000); Crompton, Biochem. J. 341, 238-249 (1999).
[0006]
Adenine nucleotide transporters (ANTs) play an important role in processes that cause mitochondrial membrane permeabilization and consequent apoptosis (Marzo et al., 1998; Brenner et al., 2000). In the cellular environment, ANT is inserted into the inner mitochondrial membrane and has two opposing functions. On the one hand, ANT is an essential antiport for cellular bioenergetics and is specific for ATP and ADP. On the other hand, ANT can form non-specific lethal pores by the action of some ligands (natural or exogenous) that remove the mitochondrial electrochemical gradient.
[0007]
The HIV-1 regulatory protein Vpr has pleiotropic effects on viral replication and cell proliferation, differentiation, cytokine production, and NF-κB mediated transcription. M. Emerman, M .; H. Malim, Science, 280, 1880-1884 (1998); D. Frankel, J.M. A. T. Young, Annu. Rev .. Biochem. 67, 1-25 (1998); Bukrinsky, A .; Adzhubei, J .; Med. Virol. 9, 39-49 (1999). In addition, Vpr may be localized to mitochondria. I. G. FIG. Macleadie et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 2770-2774 (1995); G. FIG. Macleadie et al., FEBS Lett. 410, 145-149 (1997); Mutami, L .; J. Montaner, V.A. Ayavoo, D.A. B. E. Weine, DNA and Cell Biology, 19, 179-188 (2000); Jacottot et al. Exp. Med. 191, 33-45 (2000). The full-length form of Vpr (Vpr1-96) or the synthesized truncated form acts on PTPC to produce ΔΨm, And all mitochondrial features of apoptosis, including the release of cytochrome c and apoptosis-inducing factor (AIF). E. FIG. Jacottot et al. Exp. Med. 191, 33-45 (2000). Vpr's MMP-inducing activity indicates that, in its C-terminal component (Vpr52-96), several key arginine (R) residues (R73, R77, R77, R73) are strongly conserved in various pathogenic HIV-1 isolates. R80) within an α-helix motif consisting of 12 amino acids (Vpr71-82). L. G. FIG. Macleadie et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 2770-2774 (1995); G. FIG. Macleadie et al., FEBS Lett. 410, 145-149 (1997); Jacottot et al. Exp. Med. 191, 33-45 (2000).
[0008]
Depending on the apoptotic stimulus, permeabilization may affect OM and IM in an inconsistent manner, but permeabilization may or may not be accompanied by matrix swelling . G. FIG. Kroemer, N .; Zamzami, S.M. A. Susin, Immunol. Today, 18, 44-51 (1997); R. Green, J.M. C. Reed, Science, 281, 1309-1312 (1998); J. Lemasters et al., Biochim. Biophys. Acta, 1366, 177-196 (1998); C. Wallace, Science, 283, 1482-1488 (1999); G. FIG. Vander Heiden, C.I. B. Thompson, Nat. Cell Biol. 1, E209-E216 (1999); Gross, J.M. M. McDonnell, S.M. J. Korsmeyer, Genes Dev. 13, 1988-1911 (1999); Kroemer, J .; C. Reed, Nat. Med. 6, 513-519 (2000). In vitro experiments performed on purified mitochondria or purified proteins reconstituted into artificial membranes suggest at least two competing models of MMP. On the one hand, pore formation by the ANT results in permeation of the IM, swelling of the matrix by osmotic pressure, and consequent rupture of the OM (because the surface area of the IM with its folded crystallites exceeds that of the OM) Is caused to explain). In support of this hypothesis, Bax, atractyloside, Ca2 +And pro-apoptotic molecules such as thiol oxidants cause ANT (which is usually a very specific ADP / ATP antiporter) to form non-specific pores (I. Marzo et al., Science, 281, 2027-2031 (1998); N. Brustovetsky, M. Klingenberg, Biochemistry, 35, 8483-8488 (1996); C. Brenner et al., Oncogene, 19, 329-336 (2000)). On the other hand, VDAC has been suggested to account for initial OM permeation without affecting IM. S. Shimizu, M .; Narita, Y .; Tsujimoto, Nature, 399, 483-487 (1999); Shimizu, A .; Konishi, T .; Kodama, Y .; Tsujimoto, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 3100-3105 (2000). In support of this hypothesis, the permeabilization of VDAC-containing liposomes for sucrose or cytochrome c is enhanced by Bax and inhibited by Bcl-2 in vitro. S. Shimizu, M .; Narita, Y .; Tsujimoto, Nature, 399, 483-487 (1999); Shimizu, A .; Konishi, T .; Kodama, Y .; Tsujimoto, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 3100-3105 (2000).
[0009]
Recent studies have revealed the presence of several viral apoptosis inhibitors that act on mitochondria. For example, adenovirus, Epstein-Barr virus, herpes virus (sairimi) and Kaposi's sarcoma-associated human herpes virus 8 produce Bcl-2 homologs that can suppress apoptosis. E. FIG. H. -Y. Cheng et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 690-694 (1997); H. Han, D .; Modha, E .; White, Oncogene, 17, 2993-3005 (1998); Derfuss et al. Virol. 72, 5897-5904 (1998); L. Marshall et al. Virol. 73, 5181-5185 (1999). In addition, some viruses encode PTPC interacting proteins with no apparent homology to the Bcl-2 / Bax family. Cytomegalovirus apoptosis inhibitors pUL37x (VS Goldmacher et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 12536-12541 (1999)) and Vpr (an apoptosis-inducing factor encoded by HIV-1) Selectively binds to ANT. The pro-apoptotic p13 (II) protein from the X-II ORF of HTLV-1 is also targeted to mitochondria via a peptide motif with structural similarity to the mitochondrial toxicity domain of Vpr. V. Ciminale et al., Oncogene, 18, 4505-4514 (1999). In addition, the pro-apoptotic MMP-induced hepatitis B virus protein X interacts with VDAC. Z. Rahmani, K .; W. Huh, R .; Lasher, A .; Siddiqui, J .; Virol. 74, 2840-2846 (2000). Thus, both VDACs and ANTs are key targets for viral apoptosis regulation, and possibly against viral etiologies and / or other pathologies associated with apoptotic dysregulation (ie, cancer, ischemia, neurodegenerative diseases, etc.). Revealed as a target for pharmacological intervention. Apoptosis is a process that appears in several phases: (1) the onset phase, which is very heterogeneous, during which biochemical pathways involved in the process are determined by apoptosis-inducing agents; ( 2) a determinant phase, which is common to various types of apoptosis, during which cells "decide" to commit suicide; and (3) a common degradation phase, which is a catabolic hydrolase (Caspase and nuclease) activation. Activation of caspases (cysteine proteases that cleave at aspartic acid [Asp] residues) and nucleases is necessary for the acquisition of complete apoptotic morphology, but inhibition of such enzymes is dependent on a number of different initiators. Cell death induced by (Bax, Bak, c-Myo, PML, FADD, glucocorticoid receptor occupancy, tumor necrosis factor, growth factor withdrawal, CXCR4 crosslinker, and chemotherapeutic agents (such as etoposide, camptothecin or cisplatin)) It seems clear that they do not inhibit. If caspases are not activated, the cells will show delayed cell lysis with no features of advanced apoptosis, such as global chromatin condensation, DNA fragmentation of oligonucleosomes, and formation of apoptotic bodies. However, prior to cell lysis, the cells were allowed to reach the inner transmembrane potential (Δm2) and / or permeabilization of both mitochondrial membranes with the release of apoptosis-producing proteins (such as cytochrome c and apoptosis-inducing factor (AIF)) through the outer membrane. These results invalidate the hypothesis that caspase activation is always required for apoptotic cell death to occur. Rather, cell death is closely linked to mitochondrial membrane permeabilization.
[0010]
Understanding apoptosis has recently been facilitated by the development of cell-free systems. Instead of considering the cell as a black box, the various subcellular fractions (eg, mitochondria, nucleus and cytoplasm) come together in order to reconstitute the apoptotic phenomenon by repeating the essential steps of the process in vitro. Mixed. It appears that proapoptotic second messengers, whose properties depend on apoptosis-inducing agents, accumulate in the cytoplasm during the onset phase. These factors then induce permeabilization of the mitochondrial membrane, thereby allowing cells to enter the determinant phase. Apoptotic changes in mitochondria are ΔΨmLoss, temporary swelling of the mitochondrial matrix, mechanical rupture of the outer membrane by permanent pores of large proteins and / or its non-specific permeabilization, and soluble transmembrane proteins (SIMP) that pass through the outer membrane ) In the release. Loss of mitochondrial membrane barrier function contributes to cell death by several factors, such as metabolic consequences at the bioenergetic level, loss of redox homeostasis, and disruption of ionic homeostasis. Activation of proteases (caspases) and nucleases by SIMP is required for the acquisition of apoptotic morphology. This latter phase corresponds to a degradation step beyond the point at which the apoptotic process does not reverse. Various SIMPs provide a molecular link between mitochondrial membrane permeabilization and catabolic hydrolase activation: (cytochrome c (a heme protein involved in caspase activation), certain procaspases (especially procaspases). 2 and 9, which are selectively concentrated in mitochondria in some cell types), and AIF). AIF is a nuclear-encoded transmembrane flavoprotein in which caspase-independent peripheral chromatin condensation and degradation of DNA into 50 kilobase pair fragments translocates to the nucleus induced by AIF.
[0011]
The mechanism of permeabilization of mitochondrial membranes is not completely understood. Some investigators report that the pro-apoptotic members of the Bcl-2 family oligomerize in an autonomous manner, ie, without requiring interaction with other mitochondrial membrane proteins, resulting in a persistent cytochrome c He prefers the hypothesis that such members are inserted into the outer membrane, which forms a fine pore. However, Bax-induced membrane permeabilization is inhibited by two inhibitors of the formation of permeable transition pores (or "megachannels"), cyclosporin A (CsA) and boncrekinic acid (BA). This suggests that sticky mitochondrial proteins (CsA and BA targets) are involved in this process. The permeable transition pore has a polyprotein structure formed at the site of contact between the inner and outer membranes. One of the important proteins of the permeable transition pore complex (PTPC) is the adenine nucleotide transporter (ANT). ANT is a target for BA, but is the most abundant inner membrane protein. ANT usually functions as a specific carrier protein for the exchange of adenosine triphosphate (ATP) and adenosine diphosphate (ADP), but can become non-specific pores.
[0012]
An interesting property of PTPC is that permeabilization of the inner and / or outer mitochondrial membrane impairs the bioenergetic equilibrium of cells (for example, PTPC reduces reduced NADPH and glutathione, oxidizes ATP, and reduces ATP). , ΔΨmAnd (eg, from the matrix Ca2 +) To bring about intracellular ion homeostasis). Interestingly, all of these changes themselves increase the likelihood of PTPC opening. This has two important implications. First, the consequence of PTPC opening itself is in favor of PTPC opening in a self-amplifying loop that regulates lethal responses between mitochondria in the same cell. Secondly, this means that the end result that the PTPC opens is a global effect that is stylized by various biochemical changes, the effect of which is the specific pro-apoptotic signal transduction. Even if it is a cascade or non-specific damage at the energy or redox levels, it means not dependent on an initiating stimulus.
[0013]
Chemotherapy aims to specifically eradicate cancer cells, mainly by inducing apoptosis. In gene therapy, a Bax delivery vector can be used, which allows indirect targeting of mitochondria to induce apoptosis. In contrast to such proteins, certain peptides can easily penetrate the plasma membrane and thus can be used as true pharmacological agents. Mastoparan (a peptide isolated from bee venom) induces mitochondrial membrane permeabilization through a mechanism that can be inhibited by CsA, and when added to intact cells, induces apoptosis through the action of mitochondria. It is the first peptide known to induce. This peptide has an α-helical structure and has several positive charges distributed on one side of the helix. Similar peptides (KLAKLAKKLAKLAK, ie (KLAKLAK)2(K = lysine, L = amine, and A = leucine)) were recently found to disrupt mitochondrial membranes when added to purified mitochondria, but the mechanism of action has not yet been elucidated. (Ellerby, HM et al., Anticancer Activity of Targeted Proapoptotic Peptides, Nature Med. 5, 1032-1038 (1999)).
[0014]
The viral protein R (Vpr), a pro-apoptotic 96 amino acid protein derived from human immunodeficiency virus-1, has a similar structural motif (aa 71-82), ie, several cations concentrated on the same side of the helix. Includes charged alpha helix. Vpr, as well as Vpr derivatives containing this “mitochondrial toxicity” domain, are ΔΨmCauses rapid elimination, inhibited by CsA and BA, and mitochondrial release of apoptogenic proteins such as cytochrome c or AIF. The same structural motif associated with killing cells is thought to be responsible for the mitochondrial toxic effects of Vpr. Vpr favors the permeabilization of an artificial membrane containing purified PTPC or a defined PTPC component such as ANT combined with Bax, but the effect of recombinant Bcl Inhibited by the addition of -2. According to surface plasmon resonance studies, the C-terminus of Vpr binds purified ANT with high affinity in the nanomolar range. E. FIG. Jacottot et al. Exp. Med. 191, 33-45 (2000): which is specifically incorporated herein by reference. Furthermore, the biotinylated Vpr-derived peptide (Vpr52 to 96) can be used as a bait for specifically purifying a mitochondrial molecular complex containing ANT and VDAC. Yeast strains without ANT or VDAC are less susceptible to Vpr-induced killing than control cells. Thus, Vpr induces apoptosis via a direct effect on mitochondrial PTPC. Like Vpr, the p13 (II) protein from the HTLV-1 X-II open reading frame is targeted to mitochondria, and ΔΨmLoss and mitochondrial swelling. Mitochondrial targeting of this protein has been mapped to a decapeptide sequence containing several Arg residues that are asymmetrically distributed within the alpha helix. However, Arg-Ala substitutions in the mitochondrial toxicity domain of p13 (II) do not abrogate mitochondrial targeting of p13.
[0015]
The lethal peptide can be targeted to mitochondria, and more specifically to PTPC, at least in the case of Vpr. Have recently reported that mitochondrial toxicity (KLAKLAK)2The motif was fused to a targeting peptide that interacts with endothelial cells. Such a fusion peptide is internalized and induces permeabilization of mitochondrial membranes in angiogenic endothelial cells and kills MDA-MD-435 breast cancer xenografts implanted in nude mice. Similarly, a recombinant chimeric protein containing an interleukin-2 (IL-2) protein fused to Bax selectively binds to and kills IL-2 receptor-bearing cells in vitro. Thus, specific cytotoxic agents that target surface receptors are transported into the cytoplasm, induce apoptosis by mitochondrial membrane permeabilization, and may be useful in treating cancer.
[0016]
The problem of relapse with conventional chemotherapeutic agents is that chemotherapeutic agents can be impaired by alterations such as mutations in p53, increased antioxidant activity, blockade of the CD95 / CD95L pathway, overexpression of Bcl-2-like proteins. Is to utilize the apoptosis induction pathway. One of the possible ways to cause cell death is to trigger events downstream of a common apoptotic pathway. Thus, adenovirus-mediated transfer of caspases has been proposed as one method to induce cell death beyond any regulation. An alternative method is to use a mitochondrial toxic agent that induces cell death regardless of the upstream regulatory mechanism and regardless of the status of caspases and endogenous caspase inhibitors. As an example, LND, arsenite or CD437 induces cell death independent of p53 status by pathways unaffected by caspase inhibitors. Similarly, betulinic acid and Vpr cause apoptosis independent of CD95 (Apo-1 / Fas) and p53, and both increase the permeability of mitochondrial membranes in a caspase-independent manner. As a result, these types of agents may prove to be very useful in killing normally resistant cells. Moreover, the future of tumor therapy will benefit from the design of drugs that overcome Bcl-2-mediated stabilization of mitochondrial membranes, and from targeting amphipathic peptides or peptidomimetics to defined cell populations or tissues. You might get it.
[0017]
Selective eradication of transformed cells by use of mitochondrial-specific agents should be effective. One method is to target toxic agents to selected cell types based on the specific expression of the surface receptor. Another method to be developed in the future aims to exploit the differences in the composition or regulation of PTPC between normal and tumor cells. Future studies indicate that cell targeting (by use of retroviral or adenovirus vectors, use of integrin-specific domains, etc.) and / or tumor-specific alterations in PTPC may be in cancer therapy and also in mitochondrial Treatment of neurodegenerative diseases thought to be related to dysfunction of Friedreich's ataxia, hereditary spastic paraplegia, Huntington's disease, amyotrophic lateral sclerosis, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, and levels of MMP (Kroemer, G. et al., Mitochondrial control of cell death, Nature Med. 6, No. 5, 513-519 (1999)).
[0018]
Thus, there is a need in the art for methods and reagents for regulating mitochondrial permeabilization and apoptosis.
[0019]
(Summary of the Invention)
The present invention relates to the physical and functional interaction of Vpr with the adenine nucleotide transporter (ANT), which functions to increase the permeability of mitochondrial membrane and cause cell death by apoptosis. In a preferred embodiment, the present invention relates to the physical and functional interaction of Vpr with three human isotypes of ANT, which are also called ANT1, ANT2 and ANT3. The present invention encompasses methods that utilize this novel mechanism to increase the permeability of mitochondrial membranes. The invention further includes a method of causing cell death by apoptosis.
[0020]
The invention also includes a method of altering or preventing Vpr from binding to ANT. The invention further includes a method of altering or preventing channel formation by associating Vpr with ANT. The invention also includes a method of causing or preventing mitochondrial membrane permeation. The invention also includes a method of causing or preventing apoptotic cell death.
[0021]
The invention also includes a method of screening for a molecule that alters or prevents Vpr from binding to ANT. The invention further includes a method of screening for molecules that alter or prevent channel formation by the association of Vpr with ANT. The invention also includes a method of screening for molecules that cause or prevent mitochondrial membrane permeation. The invention also includes a method of screening for a molecule that causes or prevents apoptotic cell death.
[0022]
The invention also includes a method of screening for molecules that compete with the binding of the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) to ANT. The invention also includes a method of screening for molecules that promote the binding of the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) to ANT. The invention also encompasses methods of screening for molecules that alter or prevent the binding of the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) to ANT. The invention further encompasses methods of screening for molecules that alter or prevent mitochondrial membrane permeabilization by associating the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) with ANT. The invention further encompasses methods of screening for molecules that alter or prevent apoptosis by associating the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) with ANT.
[0023]
The invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that alter or prevent Vpr from binding to ANT. The present invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that mimic Vpr or Vpr fragments in their ability to physically or functionally interact with ANT. The invention further includes peptidic or non-peptidic molecules that alter or prevent channel formation by the association of Vpr with ANT. The invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that cause or prevent mitochondrial membrane permeation. The invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that cause or prevent apoptotic cell death. The invention further encompasses pharmaceutical and diagnostic compositions comprising these molecules, and the use of these compositions to cause or prevent mitochondrial membrane permeation or apoptosis.
[0024]
The invention further includes peptidic or non-peptidic molecules that mimic the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) and modulate mitochondrial membrane permeabilization. The invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that compete with the binding of the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) to ANT. The invention also includes peptidic or non-peptidic molecules that facilitate the binding of the C-terminal component of Vpr (vpr 52-96 for HIV-1) to ANT. The invention further encompasses pharmaceutical and diagnostic compositions comprising these molecules, and the use of these compositions to cause or prevent mitochondrial membrane permeation or apoptosis.
[0025]
The invention also includes a method of screening for genetic or epigenetic changes in the expression or structure of three ANT isotypes in humans. The invention further encompasses screening and diagnosis for differences in the ability of three ANT isotypes to interact with Vpr in various patients to promote mitochondrial membrane permeation, channel formation and / or apoptosis.
[0026]
The invention also includes a method for specifically killing cells by inducing apoptosis.
[0027]
The invention also includes a method for screening for a molecule that alters the channel properties of an ANT.
[0028]
The invention further includes a method of screening for active molecules that can alter or prevent ANT-Bcl2 interaction.
[0029]
By studying the cytotoxicity of the HIV-1 Vpr protein, we have discovered that Vpr interacts directly with ANT to cause mitochondrial membrane permeabilization as well as apoptosis. First, Vpr crosses the outer mitochondrial membrane using mitochondrial proteins (also called "voltage-gated anion channels": VDACs), and then passes itself to its primary target, ANT. , With strong affinity (KD = 1 nM). The ANT / Vpr complex is responsible for the permeabilization of the inner mitochondrial membrane, the swelling of the mitochondrial matrix, and ultimately the destruction of the outer membrane, and thus various factors (eg, AIF, cytochrome c and some Procaspase) to form a high conductance channel that triggers the release. We have identified an interaction site between ANT and Vpr for Vpr (14 Kd; 96 aa): the binding site for ANT includes a pattern of 71HFFRIGCRHSRIG82 (minimal toxicity pattern) of Vpr52-96 (amino acids 52-96). It is utilized in the center of an α-helical (between 8383) linear structure. In the case of ANT1 (30 kd; 298 aa), the pattern of 104DRHKQFWRYFAGN116 is used in the binding site for Vpr in the center of the second ANT ring (aa92-116).
[0030]
With the discovery of at least one of the physical and functional interactions between Vpr and ANT and the site of interaction, the inventors have discovered that ANT-containing protein complexes (permeability transition cells). Pore; PTPC), which has led to the assembly of analogs of this toxicity pattern of Vpr. These molecules may serve to mimic the pro-apoptotic effects of Vpr to destroy cancerous cells in vitro or in vivo. These molecules are either peptide or non-peptide molecules and are obtained in isolated or purified form.
[0031]
The present invention relates to a novel protein / protein interaction between the retroviral HIV regulatory protein Vpr and mitochondrial adenine nucleotide transporter (ANT), a membrane-bound receptor involved in the control of cell death by apoptosis. The invention also relates to peptidic or non-peptidic molecules that have the ability to alter and / or prevent Vpr from binding to ANT (or channel formation by this binding). Another aspect of the invention is the C-terminal component of Vpr (Vpr52 for HIV-1) in its ability to bind and cooperate with ANT to increase the permeability of mitochondrial membranes (and thus kill cells). ~ 96), which has the ability to mimic peptidic or non-peptidic molecules. The invention also relates to pharmaceutical compositions containing an effective amount of a molecule that alters and / or prevents Vpr from binding to ANT (and / or the conformational consequences of this binding, such as channel formation) and It relates to a diagnostic composition (therefore such a composition is cytoprotective), and also to a therapeutic or diagnostic method using such a pharmaceutical or diagnostic composition. In addition, the present invention also relates to molecules that can bind to ANT and mimic the C-terminal component of Vpr in its ability to increase the permeability of mitochondrial membranes (and thus kill cells) in cooperation with ANT. It relates to pharmaceutical and diagnostic compositions containing an effective amount, and also to therapeutic or diagnostic methods using such pharmaceutical or diagnostic compositions. The present invention also relates to the ability to alter and / or prevent Vpr from binding to ANT (or channel formation due to this binding), or to bind ANT, and cooperate with ANT in mitochondrial membrane permeability. To screen for new active molecules (endogenous or exogenous) that have the ability to mimic the C-terminal component of Vpr (Vpr52-96 for HIV-1) in their ability to increase (and thus kill cells) Related to Finally, the invention relates to methods of screening for genetic or epigenetic changes in the expression or structure of three ANT isotypes in humans, such as specific changes in individuals affected by cancer.
[0032]
Thus, the present invention relates to protein-protein interactions between Vpr and ANT, and potentially protein-protein interactions between Vpr and VDAC. This screens for therapeutic molecules that are active as cytoprotective factors (inhibitors of the ANT / Vpr interaction) or that are cytotoxic (active analogs of Vpr for interaction with ANT and / or VDAC). Can be used for In this regard, we have established a new ELISA screening test for Vpr ligands and molecules that can inhibit the binding of ANT to Vpr.
[0033]
Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a peptide molecule or a peptide molecule capable of mimicking Vpr by binding to ANT in cells (or specific cells) of an individual (specifically, a person affected by cancer). For non-peptide molecules.
[0034]
The present invention also provides structural or functional inhibitors that are effective in blocking Vpr / ANT interactions or Vpr / VDAC interactions, thus: 1) Inhibiting HIV infection in vitro or in vivo. Structural or functional inhibitors, and 2) inhibit the cytotoxic effects of any ANT ligand (natural, endogenous, exogenous) and therefore protect cells in patients affected by diseases associated with excessive apoptosis It relates to a structural or functional inhibitor that produces an effect.
[0035]
Thus, the invention also includes, on the one hand, Vpr (which is found in the intracellular, extracellular fluid, or HIV particles of retrovirally infected individuals) or analogs of Vpr (endogenous [eg, Bcl-2 or its Or exogenous) and, on the other hand, components that can alter the interaction with at least one of the isotypes of ANT found in cells at the mitochondrial membrane level. Molecules derived from ANT or from patterns of interaction with Vpr (eg, ANT 104-116) are also considered active molecules that form part of the present invention.
[0036]
The invention also relates to the use of the compounds and inhibitors defined earlier as active ingredients of pharmaceutical compounds. One possible specific application is to screen tumors in vivo for Vpr derived from a Vpr pattern (eg, a pattern of 52-96, 71-82 or 71-96) or derived from an analog of Vpr. It is thought that it is possible to couple with a molecule. Thus, the present invention encompasses the use of Vpr patterns (e.g., patterns 52-96, 71-82 or 71-96).
[0037]
The invention also includes means for screening for molecules that can mimic the cytotoxic and / or mitochondrial effects of Vpr (specifically, its interaction with ANT and / or VDAC), and On the one hand, Vpr (which is found in the intracellular, extracellular fluid, or HIV particles of retrovirally infected individuals) or analogs of Vpr (endogenous or exogenous) and, on the other hand, intracellularly at the mitochondrial membrane level. Means for screening for molecules (cytoprotective) capable of altering the interaction of the found ANT with at least one of the isotypes are included.
[0038]
Thus, the present invention provides for the selection of ANT agonists (structural or functional analogs of Vpr) or antagonists (inhibitors of the Vpr / ANT interaction, or "lethal pore" conformations responsive to Vpr; Or structural or functional analogs of Vpr). Thus, the present invention includes at least two screening tests:
-Binding test of ANT (or, for example, an ANT-derived peptide containing ANT patterns 104-116) to Vpr (or, for example, a Vpr-derived peptide containing patterns 71-82). The protocol of this test is already established when ANT or ANT peptide containing patterns 104-116 is bound and then the exposed Vpr 52-96 is bound to the bottom of a 96-well plate.
A test called a “double test” functional for ANT, which simultaneously evaluates the specific antiport function and the nonspecific lethal pore function of ANT. This test principle and detailed protocol are described in Example 5.
[0039]
(Description of Embodiment)
The present invention relates to the discovery that the pro-apoptotic protein Vpr encoded by HIV-1 has its physical and functional interaction with the inner mitochondrial membrane protein ANT (adenine nucleotide transporter, also called ADP / ATP carrier). Related to the discovery that it induces mitochondrial membrane permeation through action. It uses a variety of different techniques to study, for example, surface plasmon resonance, electrophysiology, synthetic proteoliposomes, purified mitochondria (respirometry, electron microscopy, organelle fluorescence measurements), and microscopic analysis of intact cells. Indicated using injection. The mode of action of Bcl-2 acts on ANT to prevent Vpr-mediated mitochondrial action.
[0040]
The present invention relates to the discovery that Vpr primarily affects the permeability of IM, but not OM, in vitro. Vpr binds to ANT in a ANT conformation-dependent manner (FIGS. 1 and 2) and cooperates with ANT to form a channel (FIG. 3) in which OM binds to cytochrome c. Increase the permeability of the IM before it becomes transparent (FIGS. 4 and 5). Based on two independent observations, Bcl-2 neutralizes this effect. First, its mode of action is distinctly different from that of the VDAC inhibitor PA10 (FIGS. 6 and 7). Second, Bcl-2 can influence physical and functional ANT-Vpr interactions in synthesized VDAC-free systems (FIG. 8). These data indicate that Bcl-2 and other members of the Bcl-1 family show relatively large globular proteins (linear predominantly α-helical structures of Vpr52-96 as revealed by NMR (W. Schuller et al., J. Am. Mol. Biol. 285, 2105-2117 (1999)), but does not exclude the possibility of modulating the permeability of VDAC to 14.5 kDa for cytochrome c, but at least in this particular model, ANT Shows that Bcl-2 exerts its membrane-protective mitochondrial action.
[0041]
HIV-1 viral protein R (Vpr) interacts with the permeable transition pore complex (PTPC) to cause mitochondrial membrane permeabilization (MMP) and consequent apoptosis. Vpr binds to the inner mitochondrial membrane protein, adenine nucleotide transporter (ANT). E. FIG. Jacottot et al. Exp. Med. 191, 33-45 (2000). When Vpr binds to ANT, they together form a large conductance channel in the composite membrane. When added to purified mitochondria, Vpr uncouples with the respiratory chain and induces a rapid inner MMP that precedes the outer MMP for cytochrome c, matrix swelling induced by Vpr, and inner for proton and NADH. MMPs are prevented by preincubating purified mitochondria with recombinant Bcl-2 protein. In contrast to Konigs polyanine, Bcl-2, a specific inhibitor of the voltage-gated anion channel (VDAC), cannot prevent Vpr from crossing the outer mitochondrial membrane. Bcl-2 reduces ANT-Vpr interaction and abolishes channel formation by the ANT-Vpr complex. Thus, both Vpr and Bcl-2 regulate MMPs by direct interaction with ANT.
[0042]
Methods of altering or preventing Vpr from binding to ANT
The discovery that Vpr interacts physically and functionally with ANT allows for ways to alter or prevent Vpr from binding to ANT. As exemplified in Examples 1-4, Vpr interaction with ANT can be detected and modulated with a variety of different assay systems. For example, Bcl-2 regulates the physical and functional interaction of Vpr with ANT. Similarly, ANT104-116 of the peptide corresponding to the overlap between the binding motif of Bcl-2 and the second ANT loop inhibit ANT-Vpr binding. Thus, these molecules can be used to alter or prevent Vpr from binding to ANT. Other peptidic or non-peptidic molecules can be designed to inhibit this binding as well.
[0043]
Identifying Vpr-ANT binding allows the generation of molecules that can regulate apoptosis. The methods set forth in the examples and other conventional techniques can be adapted to screen for Vpr, Bcl-2 or ANT variants, or other polypeptides or molecules that affect Vpr-ANT binding. . This allows for the production of molecules that can enhance or inhibit Vpr-ANT binding. The activity of these molecules can be assessed by competitive binding assays. For example, various molecules can be evaluated for their ability to inhibit ANT-Vpr binding using the binding assays described in the Examples. One skilled in the art will appreciate that many other techniques may be used as well. The identified molecules can be further evaluated for apoptotic activity by conventional techniques. In addition, based on the structure of Vpr molecules that have been shown to bind to ANT, structurally similar molecules can be designed to mimic or inhibit Vpr activity.
[0044]
In one embodiment, a soluble form of the Vpr or ANT polypeptide can be incubated with the cells to enhance or inhibit the induction of apoptosis. In one embodiment, these polypeptides contain a mutation that prevents apoptosis. In another embodiment, these polypeptides contain a mutation that enhances apoptosis. In one embodiment, these polypeptides are synthesized. In another embodiment, these polypeptides are produced by recombinant techniques.
[0045]
Vpr and ANT polypeptides that inhibit or enhance Vpr-ANT binding, mitochondrial membrane permeabilization or apoptosis and peptides with more than 9 amino acids have at least 10-20 amino acids, 20-30 amino acids, 30 It is an aspect of the present invention, as is a peptide of size 50 to 50 amino acids, 50 to 100 amino acids, and 100 to 365 amino acids. DNA fragments encoding these polypeptides and peptides are encompassed by the present invention.
[0046]
Synthetic polypeptides and peptides can be made by a variety of conventional techniques. Such techniques include: Merrifield, Methods Enzymol. 289: 3-13, 1997; Ball and P.M. See Mascagni, Int. J. Pept. Protein Res. 48: 31-47, 1996; See Molina et al., Pept. Res. 9: 151-155, 1996; Fox, Mol. Biotechnol. 3: 249-258, 1995; Lepage et al., Anal. Biochem. 213: 40-48, 1993.
[0047]
In another embodiment, the peptide can be prepared by subcloning a DNA sequence encoding the desired peptide sequence into an expression vector for producing the desired peptide. The DNA sequence encoding the peptide is conveniently linked to a sequence encoding a suitable leader or signal peptide. Alternatively, DNA fragments can be chemically synthesized using conventional techniques. DNA fragments may also be clones of DNA (eg, HIV-1) clones using known restriction enzymes (New England Biolabs (1997 catalog), Stratagene (1997 catalog), Promega (1997 catalog)). It can be made by restriction endonuclease digestion and isolated by conventional means, such as by agarose gel electrophoresis.
[0048]
In another embodiment, well known polymerase chain reaction (PCR) techniques can be used to isolate and amplify the DNA sequence encoding the desired protein fragment. Oligonucleotides that define the desired termini of the DNA fragment are used as 5 'and 3' primers. The oligonucleotide may include a recognition site for a restriction endonuclease to facilitate insertion of the amplified DNA fragment into an expression vector. PCR technology is described in Saiki et al., Science, 239: 487 (1988); Recombinant DNA Methology (Wu et al., Eds., Academic Press, Inc., San Diego, 1989), pp 189-196; Innis et al., Academic Press, Inc., 1990). Of course, it is understood that many techniques can be used to prepare polypeptide and DNA fragments, and that this embodiment in no way limits the scope of the invention.
[0049]
Screening method using Vpr and ANT
Vpr or ANT polypeptides can be evaluated for their ability to mediate apoptosis, as well as to inhibit Vpr-mediated apoptosis. For example, a fragment of Vpr can be evaluated for its ability to block the binding of native Vpr to ANT by conventional titration experiments.
[0050]
In one embodiment, surface plasmon resonance is used to assess Vpr binding to ANT as described herein. In another aspect, electrophysiology is used to assess Vpr binding to ANT as described herein. In another aspect, purified mitochondria are used to assess Vpr binding to ANT as described herein. In another aspect, the synthesized proteoliposomes are used to assess Vpr binding to ANT as described herein. In another aspect, microinjection of living cells is used to assess Vpr binding to ANT as described herein. Of course, it is understood that many techniques can be used to assess the binding of Vpr to ANT, and that these embodiments in no way limit the scope of the invention.
[0051]
In another embodiment, the yeast two-hybrid system developed at SUNY, which is disclosed in US Patent No. 5,283,173 (Fields et al.); J. Luban and S. Goff, Curr Opin. Biotechnol. R. Brachmann and J. Boeke, Curr Opin. Biotechnol. 8: 561-568, 1997; R. Brent and R. Finley, Ann. Rev. Genet. 31: 663-704, 1997; P. Bartel. And S. Fields, Methods Enzymol. 254: 241-263, 1995) can be used to screen for inhibitors of the Vpr-ANT interaction as described below. Vpr or its part involved in the interaction is fused to the DNA binding domain of Gal4 and, together with the ANT molecule fused to the Gal4 transcription activation domain, is introduced into a strain whose growth on histidine-free plates depends on Gal4 activity. be able to. The interaction of the Vpr polypeptide with an ANT molecule allows the growth of yeast containing both molecules, and screens for molecules that inhibit or alter this interaction (ie, inhibit or increase proliferation). Screening).
[0052]
In an alternative embodiment, a detectable marker (eg, β-galactosidase) can be used to measure binding in a yeast two-hybrid system.
[0053]
In addition, identifying Vpr as an ANT binding molecule allows for a method of detecting and quantifying ANT expression in cells. For example, the level of ANT can be revealed by contacting a labeled Vpr polypeptide with a biological sample containing ANT and detecting the Vpr-ANT complex.
[0054]
Purified ANT polypeptides, including proteins, polypeptides, fragments, variants, oligomers and other forms, are capable of binding Vpr in any suitable assay, including conventional binding assays. Can be tested for Similarly, Vpr polypeptides, including proteins, polypeptides, fragments, variants, oligomers and other forms, can be tested for their ability to bind ANT. To illustrate, Vpr polypeptides can be labeled with a detectable reagent (eg, a radionucleotide, a chromophore, an enzyme that catalyzes a colorimetric or fluorometric reaction, etc.). The labeled polypeptide is contacted with a cell expressing the ANT. The cells are then washed to remove unbound labeled polypeptide, and the presence of the label bound to the cells is determined by a suitable technique selected according to the nature of the label.
[0055]
Alternatively, the binding properties of Vpr polypeptides and polypeptide fragments can be determined by analyzing the binding of Vpr polypeptides and polypeptide fragments to ANT-expressing cells by FACS analysis and / or immunofluorescence. This allows one to characterize the binding of Vpr and ANT polypeptides and polypeptide fragments and to discriminate the relative ability of Vpr polypeptides and polypeptide fragments to bind ANT. In vitro binding assays using Vpr and ANT can also be used to characterize Vpr-ANT binding activity.
[0056]
Another type of suitable binding assay is a competitive binding assay. To illustrate, the biological activity of a variant can be measured by assaying for the ability of the variant to compete with the native protein for binding to Vpr or ANT.
[0057]
Various competitive binding assays can be performed by conventional methodologies. Reagents that can be used in competitive binding assays include radiolabeled Vpr, and intact cells expressing ANT (endogenous or recombinant). For example, radiolabeled Vpr fragments can be used to compete with soluble Vpr variants for binding to ANT in cells. Instead of intact cells, ANT protein bound to a solid phase can be substituted.
[0058]
Another type of competitive binding assay uses radiolabeled Vpr and isolated mitochondria. While quantitative results can be obtained by competitive plate binding assays by autoradiography, Scatchard plots (Scatchard, Ann. NY Acad. Sci. 51: 660, 1949) Can be used to get results.
[0059]
Peptidic or non-peptidic molecules that affect the interaction of Vpr on ANT or mimic its ability to interact with ANT
Mutant
The present invention includes variants of Vpr or ANT whose binding activity is altered. Variant polypeptides provided herein include variants of the native polypeptide that retain the natural biological activity, or substantial equivalents thereof. One example is a variant that binds with essentially the same binding affinity as the native form does. Binding affinity can be measured by conventional techniques, for example, as described in US Pat. No. 5,512,457, and as shown below.
[0060]
Variants can also bind with increased affinity. In one embodiment, the variant is an agonist of native Vpr on the biological activity of ANT. In another aspect, the variant is an antagonist of native Vpr on the biological activity of ANT. Agonist or antagonist activity can be readily measured by the techniques described herein.
[0061]
Variants include polypeptides that are substantially homologous to the native form, but have an amino acid sequence that differs from the native form by one or more deletions, insertions, or substitutions. Specific embodiments include, but are not limited to, polypeptides that contain from 1 to 10 amino acid residue deletions, insertions or substitutions when compared to the native sequence.
[0062]
Certain amino acids can be substituted, for example, with residues having similar physiochemical properties. Examples of such conservative substitutions include substitutions between aliphatic residues (mutations such as He, Val, Leu or Ala), polar residues (eg, between Lys and Arg, between Glu and Asp). Substitution, or between GIn and Asn), or between aromatic residues (such as Phe, Trp or Tyr). Other conservative substitutions are well known, for example, involving substitutions of entire regions having similar hydrophobic properties. Mutants can be made using conventional techniques, including random or site-directed mutagenesis.
[0063]
antibody
In aspects of the invention, Vpr and ANT polypeptides and peptides based on the amino acid sequences of Vpr and ANT can be used to prepare antibodies that specifically bind to Vpr and ANT polypeptides. . Provided herein are antibodies having immunoreactivity with a polynucleotide of the invention. In this aspect of the invention, polypeptides based on the amino acid sequences of Vpr and ANT can be used to prepare antibodies that specifically bind to Vpr and ANT. Such antibodies specifically bind to the polypeptide via the antigen-binding site of the antibody (as opposed to non-specific binding). Therefore, the polypeptides, fragments, mutants, fusion proteins and the like shown above can be used as immunogens for producing antibodies having immunoreactivity with them. More specifically, polypeptides, fragments, variants, fusion proteins and the like contain antigenic determinants or epitopes that trigger the formation of antibodies.
[0064]
These antigenic determinants or epitopes can be either linear or conformational (discontinuous). Linear epitopes are composed of a single portion of the amino acids of the polypeptide, whereas conformational or discontinuous epitopes are amino acids from various regions of the polypeptide chain that are in close proximity when the protein folds. (CA Janeway, Jr. and P. Travers, Immuno Biology, 3: 9 (Garland Publishing Inc., 2nd edition, 1996)). Since the folded protein has a complex surface, the number of epitopes available is quite large. However, due to the conformation and steric hindrance of the protein, the number of antibodies that actually bind to the epitope is less than the number of available epitopes (CA Janeway, Jr. and P. Travelers, Immuno). Biology, 2:14 (Garland Publishing Inc., 2nd edition, 1996)). Epitopes can be identified by any of the methods known in the art.
[0065]
Accordingly, one aspect of the present invention relates to an antigenic epitope of a polypeptide of the present invention. Such epitopes are useful for producing antibodies, particularly monoclonal antibodies, as described in detail below. In addition, epitopes derived from the polypeptides of the invention may be used as research reagents in assays and to purify specific binding antibodies from substances such as polyclonal sera or supernatants obtained from cultured hybridomas. Can be. Such epitopes or variants thereof are produced using techniques well known in the art, such as solid phase synthesis, chemical or enzymatic cleavage of the polypeptide, or using recombinant DNA technology. can do.
[0066]
For antibodies that can be elicited by an epitope of a polypeptide of the present invention, both polyclonal and monoclonal antibodies are described below, even if the epitope is isolated or remains part of the polypeptide. It can be prepared by such conventional techniques.
[0067]
The term "antibody" refers to polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, fragments thereof, specifically antigen-binding fragments such as F (ab ') 2 fragments and Fab fragments, and any recombinantly produced binding partners. It is meant to include The antibody is about 107M-1Or higher or equivalent KaIs defined as binding specifically when binding with. The affinity of the binding partner or antibody can be determined using conventional techniques, for example, as described in Scatchard et al., Ann. N. Y. Acad. Sci. 51: 660 (1949).
[0068]
Polyclonal antibodies are readily produced from a variety of sources, for example, from horses, cows, goats, sheep, dogs, chickens, rabbits, mice or rats, using techniques well known in the art. Can be. In general, purified Vpr (or ANT), which is appropriately conjugated, or a peptide based on the amino acid sequence of Vpr (or ANT), which is appropriately conjugated, is administered to a host animal, typically parenterally. Administered by injection. The immunogenicity of Vpr (or ANT) can be increased by the use of an adjuvant (eg, Freund's complete adjuvant or Freund's incomplete adjuvant). Following immunization with a boost, a small blood sample is taken and tested for reactivity to Vpr or ANT polypeptide. Examples of various assays useful for such measurements include the assays described in Antibodies: A Laboratory Manual (Harlow and Lane (eds.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988); and countercurrent immunoelectrophoresis (CIEP). ), Radioimmunoassay, radioimmunoprecipitation, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), dot blot assays and sandwich assays. See U.S. Patent Nos. 4,376,110 and 4,486,530.
[0069]
Monoclonal antibodies can be readily prepared using a variety of well-known techniques. For example, U.S. Pat. No. Re. 32,011, U.S. Pat. Nos. 4,902,614, 4,543,439 and 4,411,993; Monoclonal Antibodies, Hybridomas: A New Dimension in Biological. Analysses, Plenum Press, Kennett, McKeam and Bechtol (eds.), 1980). Briefly, isolated and purified Vpr (or ANT), conjugated Vpr (or ANT) peptides are added to a host animal, such as a mouse, at least once, optionally in the presence of an adjuvant. Is injected intraperitoneally at least twice at approximately three week intervals. The mouse sera is then assayed by conventional dot blot techniques or antibody capture (ABC) to determine which animals are best for the fusion. Approximately two to three weeks later, the mice are given an intravenous boost of Vpr (or ANT) peptide or conjugated Vpr (or ANT) peptide. Thereafter, the mice are sacrificed and spleen cells are fused with commercially available myeloma cells such as Ag8.653 (ATCC) according to established protocols. Briefly, myeloma cells are washed several times with medium and fused to mouse spleen cells at a spleen cell to myeloma cell ratio of about 3: 1. The fusion agent can be any suitable agent used in the art (eg, polyethylene glycol (PEG). The fusion can be plated on a plate containing a medium that allows selective growth of the fused cells. Thereafter, the fused cells can be allowed to grow for about 8 days, and the supernatant from the resulting hybridoma is collected and added to a plate that has been first coated with goat anti-mouse Ig.125I-Vpr (or125A label such as (I-ANT) is added to each well, followed by incubation. Thereafter, positive wells can be detected by autoradiography. Positive clones can be grown in large scale cultures, after which the supernatant is purified on a protein A column (Pharmacia).
[0070]
The monoclonal antibodies of the present invention are described in Alting-Mees et al., "Monoclonal Antibody Expression Library: A Rapid Alternative to Hybridomas", Strategies In Molecular Biology, 3: 1-9 (1990), which is incorporated herein by reference. ) Can be manufactured using alternative techniques, such as the technique described in US Pat. Similarly, various binding partners can be constructed using recombinant DNA technology to incorporate the variable regions of the gene encoding the specific binding antibody. Such a technique is described in Larrick et al., Biotechnology, 7: 394 (1989).
[0071]
The monoclonal antibodies of the present invention include chimeric antibodies, for example, humanized versions of mouse monoclonal antibodies. Such humanized antibodies can be prepared by known techniques, and offer the advantage of reduced immunogenicity when the antibodies are administered to humans. In one embodiment, a humanized monoclonal antibody comprises the variable region of a murine antibody (or just its antigen binding site) and a constant region derived from a human antibody. Alternatively, a humanized antibody fragment can include the antigen binding site of a murine monoclonal antibody and a variable region fragment derived from a human antibody, which has no antigen binding site. Techniques for producing chimeric and further engineered monoclonal antibodies include Riechmann et al. (Nature, 332; 323, 1988), Liu et al. (PNAS, 84: 3439, 1987), Larrick et al. (Bio / Technology). 7: 934, 1989), and Winter and Harris (TIPS, 14: 139, May 1993). Techniques for making antibodies by gene transfer are described in UK Patent Nos. 2,272,440, 5,569,825 and 5,545,806, and related claims claiming priority therefrom. Patents, all of which are incorporated herein by reference, can be found.
[0072]
Once isolated and purified, antibodies to Vpr and ANT, as well as antibodies to other Vpr-binding proteins and ANT-binding proteins, are tested for the presence of Vpr and ANT in the sample using established assay protocols. Can be used to detect Further, the antibodies of the present invention can be used therapeutically to bind to Vpr or ANT and inhibit its activity in vivo.
[0073]
Antibodies to Vpr or ANT and other Vpr binding proteins or ANT binding proteins can be used to modulate the biological activity of Vpr and ANT. One class of these antibodies results in mitochondrial membrane permeabilization and apoptosis. In contrast, another class of these antibodies can inhibit mitochondrial membrane permeabilization and apoptosis.
[0074]
Such antibodies that can further block Vpr-ANT binding can be used to inhibit the biological activity resulting from such binding. Such blocking antibodies can be identified using any suitable assay technique, such as by testing the antibody for its ability to inhibit Vpr from binding to ANT. Alternatively, blocking antibodies can be identified in assays for the ability of Vpr to inhibit the biological effects that result from binding ANT in cells.
[0075]
Such antibodies can be used in in vitro methods, or can be administered in vivo to inhibit a biological activity mediated by the substance that produced the antibody. Various disorders are caused (directly or indirectly) or exacerbated (directly or indirectly) by the interaction of Vpr with ANT. Therapeutic methods include administering the blocking antibody to the mammal in vivo in an amount effective to inhibit ANT-mediated apoptosis. Monoclonal antibodies are generally preferred for use in such methods of treatment. In one embodiment, an antigen-binding antibody fragment is used.
[0076]
Antibodies can be screened for agonist (ie, mimic ligand) properties. Such antibodies, when bound to ANT, induce a biological effect similar to that induced when Vpr binds to ANT (eg, apoptosis). Agonist antibodies can be used to induce ANT-mediated apoptosis of cells.
[0077]
Provided herein are compositions comprising an antibody to Vpr or ANT and a physiologically acceptable diluent, excipient or carrier. Suitable components of such compositions are as described above for compositions containing Vpr or ANT.
[0078]
Also provided herein are conjugates comprising a detectable (eg, diagnostic) therapeutic agent conjugated to the antibody. Various examples of such agents are set forth above. Such conjugates are used in a variety of in vitro or in vivo approaches.
[0079]
Other molecules
The present invention also includes molecules that compete with Vpr binding to ANT or enhance Vpr binding to ANT. Such molecules can be identified by screening assays described herein, or by structure-based design using, for example, molecular modeling of Vpr-ANT binding.
[0080]
Pharmaceutical compositions and diagnostic compositions
The compositions of the present invention can contain peptide or non-peptidic molecules in any form, such as native proteins, variants, derivatives, oligomers and biologically active fragments. In specific embodiments, the composition comprises a soluble polypeptide or an oligomer comprising a soluble Vpr, Bcl-2 or ANT polypeptide or fragment.
[0081]
Provided herein are compositions comprising an effective amount of a molecule of the invention in combination with other ingredients such as a physiologically acceptable diluent, carrier or excipient. The molecules can be formulated according to known methods used to prepare pharmaceutically useful compositions. Molecules include pharmaceutically acceptable diluents (eg, saline, Tris-HCl, acetate and phosphate buffered solutions), preservatives (eg, thimerosal, benzyl alcohol, parabens), emulsifiers, It can be combined with the solubilizing agent, adjuvant and / or carrier, as the sole active substance, or in a mixture with other known active substances suitable for the given application. Suitable formulations for the pharmaceutical composition include those described in Remington's Pharmaceutical Sciences (16th edition, 1980, Mack Publishing Company, Easton, PA).
[0082]
Further, such compositions can be complexed with polyethylene glycol (PEG), metal ions, or formulated with polymeric compounds such as polyacetic acid, polyglycolic acid, hydrogels, dextrans, or liposomes. , Microemulsions, micelles, single-layer or multi-layer vesicles, erythrocyte ghosts or spheroblasts. Such compositions influence the physical state, solubility, stability, rate of in vivo release and rate of in vivo clearance, and are therefore chosen according to the intended application.
[0083]
The compositions of the present invention can be administered in any suitable manner, for example, topically, parenterally, or by inhalation. The term "parenteral" includes injection, for example, by subcutaneous or intravenous or intramuscular routes, and also includes local administration, for example, at the site of a disease or injury. Sustained release from the implant is also conceivable. One skilled in the art will recognize that suitable dosages will vary depending on factors such as the nature of the disorder being treated, the weight, age and general condition of the patient, and the route of administration. Preliminary doses can be determined according to animal studies, and dosage estimates for human administration are made according to art-recognized practices.
[0084]
Compositions comprising the nucleic acid in a physiologically acceptable formulation are also contemplated. DNA can be formulated, for example, for injection.
[0085]
Screening method for ANT changes
The invention also provides a method of screening for genetic or epigenetic changes in the expression or structure of three ANT isotypes in humans.
[0086]
The present invention provides for the diagnosis of diseases associated with abnormal ANT expression. For example, in certain cancers, certain changes in ANT may be associated with the cancer. Diagnosis of such cancers can be achieved, for example, using Vpr, as described herein, or using a fragment of Vpr that can retain binding to ANT in a binding assay. Thereby, the expression or structure of the three ANT isotypes in the patient can be revealed and a diagnosis can be achieved.
[0087]
Methods for specifically killing cells
Vpr or a biologically active fragment thereof (such as vpr52-96) can be used to induce apoptosis in cells. In one embodiment, the vpr52-96 polypeptide is fused to a molecule to target a particular cell type and induces apoptosis in such a cell type. In a further aspect, the conjugate of the Vpr targeting molecule specifically kills cancer cells. The methodology demonstrates that IL-2 receptor-bearing cells have been selectively killed in vitro using a recombinant chimeric protein containing an interleukin-2 (IL-2) protein fused to Bax. May be similar to R. Aquilan, S.M. Yarkoni and H.M. Lorberbum-Galski, FEBS Lett. 457: 271-6 (1999).
[0088]
In other embodiments, the conjugates of the biologically active Vpr targeting molecules can be used to specifically target other cell types involved in the disease and kill such cells. it can.
[0089]
Double exam
To study the role of ANT in apoptosis, and more particularly, the role of ANT in mitochondrial membrane permeabilization (Brenner et al., Oncogene, 2000; Costantini et al., Oncogene, 2000), we studied the anti-antagonism of ANT. A functional dual test has been developed that allows simultaneous measurement of port (life support) and pore (lethal) functions in artificial lipid bilayers or liposomes.
[0090]
The principle of this functional double test is the reconstitution of ANT in liposomes, the encapsulation of various substrates (fluorescent substrate and ATP) inside proteoliposomes, the addition of enzymes and ADP outside the liposomes, and It is based on the fluorescence measurement of salting out of the substrate through the pores formed by the ANT, and at the same time on the luminescence measurement of ATP transported in response to exogenous ADP. To demonstrate its effect on the two functions of ANT, any peptide or non-peptide compound can be reconstituted with ANT during liposome formation (eg, Bax, Bcl-2, Bcl-x (L )) Or can be encapsulated in liposomes or added to proteoliposomes in an exogenous manner (eg, addition of peptide molecules [eg, Vpr, Vpr52-96], Bld, etc.) or Not available (atractyloside, calcium, t-BHP, diamide, BA, cyclosporin A, verteporfin, etc.). Quantitative measurements can be made in a fixed point or kinetic manner. This test is performed in a 96-well microplate and can be adapted for HTS (High Throughput Screening).
[0091]
This functional duplicate test allows the screening of molecules that induce or inhibit apoptosis, the screening of ANT partner molecules that can convert or promote the conversion of ANT to the pore, or the specific functional form of ANT (life support function). And / or changes in lethal function, changes in the ratio of ANT isotypes). The antiport function test allows one to evaluate the toxicity of the molecule on the life support function of ANT.
[0092]
This specification is most thoroughly understood in light of the teachings of the references cited herein, which are incorporated herein by reference. The aspects and examples in this specification are illustrative of various aspects of the present invention, but should not be construed as limiting the scope of the invention. One skilled in the art will readily recognize that many other embodiments are encompassed by the present invention.
[0093]
Example 1
Physical and functional interaction between Vpr and ANT
Surface plasmon resonance measurement showed that the purified detergent-solubilized ANT protein was compatible with the C-terminal component biotin-Vpr52-96 of immobilized Vpr with an affinity in the nanomolar range (mutated biotin-Vpr52- 96 [R73, 80A] (FIG. 1A and B). This interaction is regulated by two ANT ligands that affect the conformation of ANT differently (M. Klingenberg, J. Membrane Biol. 56, 97-105 (1980)): binding of Vpr Atractyloside (Atr), a PTPC activator that is advantageous for, and boncrekinic acid (BA), a PTPC inhibitor that reduces Vpr binding (FIG. 1C). Vpr52-96 binding to the membrane is greatly enhanced in ANT reconstituted liposomes when compared to protein-free liposomes (FIG. 2A). This ANT action is inhibited by BA (FIG. 2B). Vpr52-96 (N-terminal component of Vpr [Vpr1-51] or variant Vpr52-96 (which is not arginine 77 replaced by alanine; Vpr52-96 [R77A])) are also ANT proteoliposomes. But has no effect on liposomes alone (FIG. 2C).
[0094]
A Bcl-2-like protein binds to the ANT motif (aa 105-155) (I. Marzo et al., Science, 281, 2027-2031 (1998)), and its involvement in regulating apoptosis is confirmed by ANT deletion mapping (MKA Bauer, A. Schubert, O. Rocks, S. Grimm, J. Cell Biol. 147, 1493-1501 (1999)). This motif partially overlaps the second ANT loop (aa 92-116), which is a regulatory domain exposed in the transmembrane space (G. Brandolin, A. Le-Saux, V. Trezeguet, G. J. Lauquinn, P. V. Vignais, J. Bioenerg. Biomembr. 25, 493-501 (1993); M. Klingenberg, J. Bioenerg. Biomembr. 25, 447-457 (1993)). The peptide corresponding to the overlap of this loop with the Bcl-2 binding motif (ANT104-116) is likely to interact with Vpr through a direct association with Vpr52-96 (inset in FIG. 1D). Was inhibited (FIG. 1C).
[0095]
Neither the topologically related peptide motif from the human phosphate carrier nor the mutant and scrambled forms of ANT104-116 (control peptide in FIG. 1C) had such an inhibitory effect. ANT104-116 (but not the control peptide) also prevented Vpr52-96 induced membrane permeation of ANT proteoliposomes (FIG. 2C). This indicates that in the context of a lipid bilayer, the action of Vpr was associated with a direct interaction with ANT. In planar lipid bilayers, low doses of Vpr52-96 (<1 nM) were unable to form channels unless ANT was present.
[0096]
ANT and Vpr52-96 together have different channels whose conductance (190 ± 2 pS) (FIG. 3) is much larger than the channel formed by the high dose (180 nM) of Vpr52-96 alone (55 ± 2 pS). (FIG. 3, and SC Piller, GD Ewart, A. Premkumar, GB Cox, PW Gauge, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93, 111-115 (1996))2 +Within the range of the channels formed by the treated ANT (N. Brustovesky, M. Klingenberg, Biochemistry, 35, 8483-8488 (1996); C. Brenner et al., Oncogene, 19, 329-336 (2000). ). These biophysical experiments demonstrate that ANT and Vpr interact directly within the membrane to form a functionally capable channel-forming hetero (poly) mer.
[0097]
Example 2
Oxidative properties of purified mitochondria exposed to Vpr
Purified mitochondria pre-incubated with Vpr52-96 (FIG. 4A, trace b) had significantly incomplete respiratory control (RC) when compared to untreated organelles (FIG. 4A, trace a). Vpr increases succinic acid oxidation preceding ADP addition and stimulates the inhibitory effects of oligomycin (a specific ATPase inhibitor) and uncoupling by the protonophorecarbamoyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP) Both effects were disabled. Thus, Vpr52-96 (but not Vpr1-51) reduced RC (oxygen consumption ratio of oligomycin to CCCP) to a value of 1.1 compared to 5.3 in control mitochondria (FIG. 4B). The complete Vpr protein (Vpr1-96), and a short peptide (Vpr71-82) corresponding to the minimal "mitochondrial toxicity" motif of Vpr (LG Macleadie et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 2770). IG Macleadie et al., FEBS Lett. 410, 145-149 (1997); E. Jacotot et al., J. Exp. Med. 191, 33-45 (2000)) also have RC values. (FIG. 4B). Notably, the loss of RC induced by Vpr was not associated with a significant decrease in the rate of oxidation (FIG. 4A). This suggests that a large loss of membrane bound cytochrome c did not occur when performing a short incubation with Vpr52-96. Therefore, addition of cytochrome c to Vpr52-96 treated mitochondria, which oxidizes succinic acid, did not stimulate the rate of oxygen uptake (FIG. 4A, trace b). The observation of Vpr-mediated uncoupling of the respiratory chain prompted us to test its ability to induce IM permeabilization. IM is essentially impermeable to NADH (P. Rustin et al., J. Biol. Chem. 271, 14785-14790 (1996)), so that when NADH is added to control mitochondria, Oxygen uptake could not be measured (FIG. 5A, trace a). However, the addition of Vpr52-96 promoted NADH-stimulated marked oxygen consumption (FIG. 5A, trace b). This indicates that Vpr increased the permeability of IM to both protons (which result in uncoupling; FIG. 4A, trace b) and NADH (FIG. 5A, trace b).
[0098]
The differential kinetics of the inner and outer MMPs for NADH and cytochrome c were each evaluated (FIG. 5B). NADH oxidation by mitochondria to which Vpr52-96 was added was found to be maximal after 10 minutes (Figure 5B). Under similar conditions, Vpr52-96 only induced less than adequate access of cytochrome c to cytochrome c oxidase (FIG. 5B). Furthermore, ΔΨmLoss occurred sufficiently before cytochrome c release could be detected by immunoblot (FIG. 5C). Thus, Vpr 52-96 produce a sufficiently inner MMP before the OM becomes permeable to exogenous cytochrome c. Thus, at the ultrastructural level (see below, FIG. 6C), mitochondria treated with Vpr 52-96 showed matrix swelling before rupture of the OM became apparent.
[0099]
Example 3
Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria
Extracellular addition of Vpr to intact cells results in a rapid ΔΨ before nuclear condensation occurs.mWas induced. These effects were prevented by microinjecting recombinant Bcl-2 into the cytoplasm (FIG. 6A). Preincubation of purified mitochondria with recombinant Bcl-2 (or ANT ligand BA) also prevented Vpr-mediated inner MMPs to NADH (FIG. 6B). Concomitantly, Vpr-induced matrix swelling (FIG. 6C) and ΔΨmBoth loss (FIGS. 6D and E) were due to (Bcl-2Δα5 / 6 (deletion mutants lacking hypothetical pore-forming α5 and α6 helices, S. Schendel, M. Montal, J. C. 5, by Bcl-2 (as opposed to Cell Death Differ. 5, 372-380 (1998)) and by two pharmacological inhibitors of PTPC (BA and cyclosporin A; CsA) and specific VDAC inhibitors Koenigs polyamine (PA10; S. Stanley, JA Dias, DD 'Arcangelis, CA Mannella, J. Biol. Chem. 270, 16694-16700 (1995)). PA10 also produced Vpr52 against intact cells. Inhibits the action of 96. (FIG. 6A) Vpr52-96 binding to purified mitochondria was completely abolished by pre-incubation of organelles with PA10 and partially reduced by BA, but not by CsA. (FIG. 7B) Therefore, Vpr must approach mitochondria via VDAC.
[0100]
Bcl-2 prevents Vpr from crossing OM via VDAC (based on Bcl-2-mediated closure of VDAC) (S. Shimizu, M. Narita, Y. Tsujimoto, Nature, 399, 483). 487 (1999); S. Shimizu, A. Konishi, T. Kodama, Y. Tsujimoto, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 3100-3105 (2001)), and / or (ANT) Inhibiting Vpr action on ANT (based on physical and functional interactions) (I. Marzo et al., Science, 281, 2027-2031 (1998); C. Brenner et al., Oncogene, 19, 329-336 ( 2000); ita et al, Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 95,14681~14686 (1998)) can be expected. Recombinant Bcl-2 showed Vpr52-96 induced matrix swelling (FIG. 6C) and ΔΨmAlthough the loss (FIGS. 6D and E) was strongly reduced, the binding of Vpr52-96 to purified mitochondria could not be impaired (FIG. 7B). Differential inhibitory effects of PA10 and Bcl-2 on Vpr-ANT interaction were confirmed in different experimental systems. PA10 completely abolished affinity-mediated purification of ANT using biotinylated Vpr 52-96 (FIG. 7C). However, its effect was evaluated on intact mitochondria (in this case, Vpr 52-96 had to cross the OM to reach ANT). In contrast, PA10 did not affect Vpr52-96-mediated purification of ANT from Triton-solubilized mitochondria (where ANT could easily access Vpr52-96). Under the same conditions, despite its addition to intact or solubilized mitochondria, Bcl-2 reduced Vpr52-96 mediated recovery of ANT (FIG. 7C). Thus, Bcl-2 does not interfere with the VDAC-mediated groove (inhibited by PA10), which allows Vpr52-96 to cross the OM.
[0101]
Example 4
Bcl-2-mediated inhibition of Vpr-ANT interaction
In addition, a series of experiments showed that Bcl-2 regulates the physical and functional interaction of Vpr with ANT. Recombinant Bcl-2 (but not Bcl-2 Δα5 / 6) reduced Vpr52-96 binding to soluble ANT (FIG. 8A) or membrane-bound ANT (FIG. 8B). Since Bcl-2 did not bind to Vpr52-96, inhibition of Vpr / ANT binding appears to be due to a direct Bcl-2 / ANT interaction (I. Marzo et al., Science, 281, 2027). 2031 (1998); C. Brenner et al., Oncogene, 19, 329-336 (2000)). Thus, Bcl-2 abolished Vpr52-96-induced channel formation in the ANT-containing lipid bilayer. In contrast, under the same conditions, Bax deteriorated the conductance of the Vpr52-96-ANT channel to an average of 245 ± 2S (when compared to 190 ± 2 for Vpr52-96-ANT without any further addition). (FIG. 8C).
[0102]
Example 5
Double test protocol
1. Purification of ANT. ANT was purified from rat heart and reconstituted in liposomes according to the protocol described by Brenner et al., Oncogene, 2000.
[0103]
2. Reconstitution of ANT in liposomes. ANT (0.03 mg / ml) in the presence of 0.3% n-octyl-β-D-pyranoside in liposomes composed of phosphatidylcholine and cardiolipin (PC: CL; 45: 1; W; w; and lipids) (300 ng of ANT per mg) was incorporated for 2 minutes at room temperature. If necessary, other proteins or compounds were added at this stage during uptake (eg, Bcl-2, Bax). The detergent was then removed by dialyzing the liposomes overnight at 4 ° C. against a buffer of HEPES @ 10 mM, sucrose 125 mM, pH 7 (eg, about 1 liter buffer per ml liposome).
[0104]
3. Pore function test. Liposomes were loaded with 4-UMPU1 mM (4-methylumbelliferyl phosphate) in KCl 10 mM by sonication (50 W, 22 seconds). Thereafter, the proteoliposomes were separated on a Sephadex @ G25 column to remove unencapsulated compounds. Elution was performed using a buffer of HEPES @ 10 mM, sucrose 125 mM, pH 7, at room temperature. In a 96-well microplate, 25 μl of liposomes were placed in each well.
[0105]
25 μl of the product to be tested was added and incubated for 30 minutes to 60 minutes with various compounds at room temperature (eg, 30 minutes for Vpr 52-96; 60 minutes for non-peptide compounds). Thereafter, alkaline phosphatase (5 U / ml) and 150 μl of HEPES @ 10 mM, sucrose 125 mM, MgCl 2 @ 0.5 mM, pH 7.4 reaction buffer were added. Plates were incubated for 15 minutes with shaking at 37 ° C. to allow enzymatic conversion of 4-UMP to 4-umbelliferone (4-UM). The reaction was stopped by the addition of 150 μl stop buffer (10 mM @ HEPES-NaOH, 200 mM @ EDTA, pH 10). The measurement was performed by 4-UM fluorescence measurement (excitation: 365 nm; emission: 450 ± 5 nm). In each experiment, an untreated sample of liposomes, an encapsulated sample of 4-UMP, and a maximum salting out sample of 4-UMP were made, and the results are expressed as a percentage of salted out 4-UMP. be able to.
[0106]
4) Antiport function test. The liposomes were loaded with ATP @ 1 mM (4-methylumbelliferyl phosphate) in KCl @ 10 mM by sonication (50 W, 22 seconds). Thereafter, the proteoliposomes were separated on a Sephadex @ G25 column to remove unencapsulated compounds. Elution was performed at room temperature using a small amount of 10 mM HEPES buffer solution, 125 mM sucrose, pH7. In a 96-well microplate, 25 μl of liposomes were placed in each well.
[0107]
25 μl of the product to be tested was added and incubated at room temperature for 30-60 minutes (eg, 30 minutes for Vpr 52-96; 60 minutes for non-peptide compounds). Then, 25 μl of luciferase (HS II Boerchinger kit) was added, and the emitted light was measured immediately. The results are expressed as a percentage by comparison to the maximum ATP exposed in response to the addition of 400 μl to the outside of the liposome.
[0108]
5. Remarks. Proteoliposomes loaded with 4-UMP and KCl for the purpose of measuring pore function are frozen at −20 ° C., whereas proteoliposomes loaded with ATP and KCl are not frozen for measuring transporter function .
[0109]
[Table 1]
Figure 2004508385
Figure 2004508385

[Brief description of the drawings]
FIG. 1A
FIG. 1 illustrates the physical and functional interaction between Vpr and ANT.
A. Plasma surface resonance sensorgrams of ANT interaction with Vpr52-96, Vpr52-96 [R73A, 80A] or an unrelated control (Co). Only sensorgrams of interaction with Vpr52-96 show increased binding as a function of time and a positive signal at the onset of the dissociation phase (off). Calculated K of interactionD(KD= Kon/ Koff) Is 9.7 ± 6.4 nM (X ± SD, n = 5).
FIG. 1B
FIG. 1 illustrates the physical and functional interaction between Vpr and ANT.
B. Langmuir isotherms measured at different concentrations of ANT in sensorgrams corrected by blank subtraction (sensorgrams were obtained with Vpr 52-96 [R73A, 80A]).
FIG. 1C
FIG. 1 illustrates the physical and functional interaction between Vpr and ANT.
C. Modulation of Vpr52-96-ANT interaction by ANT ligand and ANT-derived peptides. Measurements are made as in A in the absence (φ) or in the presence of boncrequinic acid (BA, 250 μM), atractyloside (Atr, 50 μM), ANT104-116 peptide or three control peptides (all 5 μM) Was. ANT-2-derived peptide ANT104-116 [DKRTQFWRYFAGN] and control peptide (Co.I: scrambled ANT104-116 [FQNYWGHKRFRDA]; Co.II: mutant ANT104-116 [DGHKKFWWGYFAGN]; Co.III: ANT-related human phosphorus Topologically equivalent peptides (aa 149-161) derived from the acid transporter protein [SNMLGEENTYLWR].0a/ K0) × 100 (where k is0aAnd k0Is the initial velocity in the presence or absence of the drug, respectively).
FIG. 1D
FIG. 1 illustrates the physical and functional interaction between Vpr and ANT.
D. Langmuir isotherm for binding of ANT104-116 to biotinylated Vpr52-96 (as measured in A). Calculated K of interactionDIs 35 μM.
FIG. 1E
FIG. 1 illustrates the physical and functional interaction between Vpr and ANT.
E. FIG. It is the schematic which shows the topology of ANT and the peptide ANT104-116 derived from ANT-2.
FIG. 2A
FIG. 2 shows physical interaction (A, B) and functional interaction (C) between Vpr and ANT-containing liposomes.
A. Dose response curves of FITC-labeled Vpr52-96 binding to ANT-liposomes and liposomes alone.
FIG. 2B
FIG. 2 shows physical interaction (A, B) and functional interaction (C) between Vpr and ANT-containing liposomes.
B. Binding of FITC-Vpr52-96 (2 μM) to liposomes alone, ANT-proteoliposomes in the presence or absence of BA (50 μM).
FIG. 2C
FIG. 2 shows physical interaction (A, B) and functional interaction (C) between Vpr and ANT-containing liposomes.
C. Permeabilization of ANT proteoliposomes by Vpr (X ± SD, n = 3). The liposomes are loaded with 4-methylumbelliferyl phosphate (4-MUP), and BA (50 μM), ADP (800 μM) and / or the indicated peptide (0.5 μM, Vpr52- (Preincubated with 95 for 5 minutes) in the presence or absence of Atr (200 μM) or the indicated Vpr-derived peptide (1 μM) for 80 minutes. Thereafter, alkaline phosphatase was added to convert the 4-MUP released from the liposome into the fluorescent dye 4-methylumbelliferone (4-MU), and the rate of 4-MUP release induced by the Vpr-derived peptide was determined as " Calculated as described in Materials and Methods.
FIG. 3A
FIG. 3 depicts the electrophysiological properties of Vpr52-96 and ANT in planar lipid bilayers. Current histograms of Vpr52-96 (80 nM, +150 mV), Vpr52-96 (0.4 nM, +100 mV), ANT (1 nM, +110 mV) and Vpr52-96 + ANT (0.4: 1 nM, +115 mV), and associated histograms of conductance levels (Right) is shown.
A. Synergy of ANT and Vpr 52-96 at single channel level. Vpr52-96 (80 nM, +150 mV), Vpr52-96 (0.4 nM, +100 mV), ANT (1 nM, +110 mV) and Vpr52-96 + ANT (0.4: 1 nM, +115 mV) after being incorporated into the synthetic membrane. Current fluctuation. Single channel recordings were made using "Tip-Dip" technology. The records shown are representative of at least three independent measurements.
FIG. 3B
FIG. 3 depicts the electrophysiological properties of Vpr52-96 and ANT in planar lipid bilayers. Current histograms of Vpr52-96 (80 nM, +150 mV), Vpr52-96 (0.4 nM, +100 mV), ANT (1 nM, +110 mV) and Vpr52-96 + ANT (0.4: 1 nM, +115 mV), and associated histograms of conductance levels (Right) is shown.
B. Statistical analysis of conductance obtained in A. The results were expressed as current variations at various voltages. Conductance (γ; in pico-Siemens (pS)) is calculated by dividing current by voltage.
FIG. 4A
FIG. 4 shows the oxidative properties of purified mitochondria exposed to Vpr.
A. Oxygen consumption curves after addition of the indicated drugs. Trace a: control mitochondria (no pretreatment). Trace b: mitochondria pretreated with 1 μM Vpr 52-96 for 10 minutes. The numbers along the trajectory indicate the O consumed for 1 mg protein per minute.2Nmol.
FIG. 4B
FIG. 4 shows the oxidative properties of purified mitochondria exposed to Vpr.
B. Respiratory control (RC) calculated by dividing the oxygen consumption in the presence of CCCP 10 minutes after the addition of 1 μM of the Vpr-derived peptide by the oxygen consumption measured with oligomycin (measured as A). ) Value (average of three measurements).
FIG. 5A
FIG. 5 shows inner versus outer mitochondrial membrane permeabilization.
A. Respiratory measurements made after addition of NADH and Vpr 52-96 (1 μM). The numbers along the trajectory indicate the O consumed for 1 mg protein per minute.2Nmol. NApr-independent O stimulated by Vpr2Note that the consumption was completely sensitive to rotenone.
FIG. 5B
FIG. 5 shows inner versus outer mitochondrial membrane permeabilization.
B. Kinetics of Vpr52-96 induced inner membrane permeabilization for NADH and reduced outer membrane permeation kinetics for cytochrome c. Oxygen consumption was measured as in case A (traces CD) in the presence of 2 mM NADH (closed squares) and oxidation of cytochrome c (15 μM) (open circles) was described (Rustin et al., 1994). Was measured by spectrofluorimetry as follows. The 100% value of cytochrome c oxidation was determined by the addition of 2.5 mM lauryl maltoside.
FIG. 5C
FIG. 5 shows inner versus outer mitochondrial membrane permeabilization.
C. ΔΨ induced by Vpr 52-96mKinetics of loss and cytochrome c release. The purified mitochondria were treated with 1 μM Vpr52-96, and ΔΨmUsing the sensitive fluorescent dye JC-1, low ΔΨmThe ratio of mitochondria having the following was used for measurement by cytofluorimetry. At the same time, cytochrome c was immunodetected in the mitochondrial supernatant.
FIG. 6A
FIG. 6 shows Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria.
A. ΔΨ of Vpr52-96 induction induced in intact cellsmDisappearance. COS cells were microinjected only with recombinant human Bcl-2 (10 μM), Konigs polyanion (PA, 2 μM) or PBS, and then incubated for 3 hours in the absence (Co.) or presence of 1 μM Vpr52-96. And ΔΨmSensitive dye JC-1 (2 μM; ΔΨmMitochondrial red fluorescence, ΔΨmBut with low mitochondrial green fluorescence).
FIG. 6B
FIG. 6 shows Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria.
B. Effect of Bcl-2 on Vpr-induced inner MMPs on NADH. Mitochondria were left untreated (Co.) or pretreated (10 min) with Bcl-2 (0.8 μM) or BA (10 μM). Oxygen consumption of purified mitochondria was measured as in FIG. 5 after addition of succinate + CCCP or NADH as indicated.
FIG. 6C
FIG. 6 shows Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria.
C. Ultrastructural effects of Vpr on isolated mitochondria. Electron micrographs were obtained after pre-incubation (5 min) with 0.8 μM Bcl-2 or 2 μM PA10, followed by incubation of mitochondria with 3 μM Vpr 52-96 for 5 or 15 min.
FIG. 6D
FIG. 6 shows Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria.
D. ΔΨ by Vpr52-96 induction in purified mitochondriamEffect of Bcl-2 and PA-10 on elimination. Preincubating the isolated mitochondria (200 μg protein / ml) with the indicated inhibitors (5 μM CsA, 50 μM BA, 0.8 μM Bcl-2, 2 μM PA10; 5 min to 10 min) After washing (10 minutes, 6800 g, 20 ° C.), ΔΨmIncubation with the sensitive dye JC-1 (200 nM, 10 min) and exposure to Vpr 52-98 (3 μM, 5 min) were subjected to fluorescence (570-595 nm) and particle size (FSC) flow cytometry measurements. The number is about 104The percentage of JC-1 high mitochondria and JC-1 low mitochondria among events is shown.
FIG. 6E
FIG. 6 shows Bcl-2-mediated inhibition of Vpr action on mitochondria.
E. FIG. Quantification of the frequency of JC-1 low mitochondria after incubation with various Vpr-derived peptides (X ± SD, n = 5). Purified mitochondria were purified with Bcl-2 (0.8 μM), Bcl-2Δα in PT buffer.5 / 6(0.8 μM) or BA (10 μM) in the presence or absence for 10 minutes, and ΔΨmIncubate with the sensitive dye JC-1 (200 nM, 10 min) followed by 3 μM Vpr52-96 (wt, biotinylated or modified as shown) for 5 min, or 5 μM-10 μM Vpr1-96, Vpr1 -51, Vpr71-96, Vpr71-82 (wt or modified as indicated) for 10 minutes and finally subjected to flow cytometry analysis as in D.
FIG. 7A
FIG. 7 depicts the differential effects of Bcl-2 and PA-10 on Vpr52-96 binding to mitochondria.
A. Vpr 52 to 96 are ΔΨmBinds to mitochondria before inducing loss. Mitochondria were either left unstained (inset at Co.) or ΔΨ.mThe insensitive mitochondrial dye MitoTracker® Green (75 mM), alone (MTG) or with 0.5 μM FITC-Vpr 52-95 (green fluorescence)mExposure was performed in combination with the sensitive mitochondrial dye MitoTracker® Red (CMXRos; red fluorescence), followed by two-color analysis by flow cytometry. The numbers indicate the ratio of mitochondria in each quadruplicate.
FIG. 7B
FIG. 7 depicts the differential effects of Bcl-2 and PA-10 on Vpr52-96 binding to mitochondria.
B. PA-10, but not Bcl-2, inhibits binding of Vpr52-96 to mitochondria. Mitochondria are pre-incubated with the indicated inhibitors for 10 minutes, and the percentage of mitochondria labeled with FITC-Vpr 52-96 is measured as in A. C. Inhibitory effect of Bcl-2 on affinity purification of ANT by biotinylated Vpr52-96. Mitochondria were incubated with the indicated inhibitors and then exposed for 30 minutes at RT with 5 μM biotinylated Vpr 52-96. Mitochondria were dissolved after incubation (top) or before incubation (bottom) with biotinylated Vpr52-96 with Tris / HCl as described in Materials and Methods. Biotinylated Vpr52-96 complexed with the mitochondrial ligand was retained on avidin-agarose and subjected to ANT immunoblot detection.
FIG. 7C
FIG. 7 depicts the differential effects of Bcl-2 and PA-10 on Vpr52-96 binding to mitochondria.
FIG. 8A
FIG. 8 depicts Bcl-2-mediated inhibition of Vpr-ANT interaction.
A. Plasmon surface resonance measurements of Bcl-2-mediated inhibition of the interaction of Vpr52-96 with purified native ANT. Interactions were indicated at the indicated concentrations of recombinant Bcl-2, Bcl-2Δα.5 / 6Alternatively, it was measured after adding the recombinant Bid. Data (X ± SD, n = 3) was calculated as in FIG.
FIG. 8B
FIG. 8 depicts Bcl-2-mediated inhibition of Vpr-ANT interaction.
B. Effect of Bcl-2 on Vpr binding to ANT proteoliposomes. Retention (X ± SD, n = 3) of FITC-labeled Vpr52-96 in ANT proteoliposomes preincubated with 800 nM Bcl-2 or 2 μM PA10 was evaluated as in FIG. 2A.
FIG. 8C
FIG. 8 depicts Bcl-2-mediated inhibition of Vpr-ANT interaction.
C. Effect of Bcl-2 on Vpr-ANT channel formation in planar lipid bilayers. Single channel recordings (+75 mV) and corresponding amplitude histograms of Vpr52-96 + ANT + Bax (0.4: 1: 0.3 nM) and Vpr52-96 + ANT + Bcl-2 (0.4: 1: 1 nM) are shown. Control values for Vpr52-96 + ANT alone are as in FIG. 1e (not shown) (c, closed, o, open).
FIG. 9
FIG. 9 depicts a model of the Vpr / PTPC interaction. Vpr crosses the outer membrane through VDAC, which is inhibited by Koenigs polyanine. Vpr then interacts with ANT. Bcl-2 and the ANT ligand (boncrekinate) inhibit Vpr from binding to ANT, whereas CsA inhibits ANT pore formation via its action on cyclophilin D (Cyp-D). Indirectly affects function.

Claims (23)

VprとANTとの相互作用を妨げる方法であって、
(a)全長のVprがANTに結合することを妨げることができる分子を提供すること、および
(b)該分子をANTフラグメントと接触させること
を含み、該分子が、該ANTフラグメントとVprとの相互作用を妨げる、方法。
A method for preventing the interaction between Vpr and ANT,
(A) providing a molecule capable of preventing full-length Vpr from binding to ANT; and (b) contacting the molecule with an ANT fragment, wherein the molecule comprises an ANT fragment and Vpr. A way to prevent interaction.
ミトコンドリア膜におけるチャンネル形成を妨げる、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the method prevents channel formation in the mitochondrial membrane. ミトコンドリア膜の透過化を妨げる、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the method prevents permeabilization of the mitochondrial membrane. 細胞死を妨げる、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the method prevents cell death. アポトーシスによる細胞死を妨げる、請求項4記載の方法。5. The method of claim 4, wherein the method prevents cell death by apoptosis. 該分子が、Bcl−2またはそのフラグメントである、請求項1記載の方法。2. The method of claim 1, wherein said molecule is Bcl-2 or a fragment thereof. ANTに対するVprのC末端部分の結合と競合する分子をスクリーニングする方法であって、
(a)ANTに結合し得るVprフラグメントを提供すること、
(b)試験分子の存在下および非存在下において、該Vprフラグメントを、Vprに結合し得るANTフラグメントと接触させること、および
(c)試験分子の存在下および非存在下における該ANTフラグメントに対する該Vprフラグメントの結合を検出すること
を含む方法。
A method for screening for a molecule that competes with the binding of the C-terminal portion of Vpr to ANT,
(A) providing a Vpr fragment capable of binding to ANT;
(B) contacting the Vpr fragment with an ANT fragment capable of binding Vpr in the presence and absence of a test molecule; and (c) contacting the ANT fragment with the ANT fragment in the presence and absence of the test molecule. A method comprising detecting binding of a Vpr fragment.
該フラグメントが、全長のVprを含む、請求項7記載の方法。8. The method of claim 7, wherein said fragment comprises full length Vpr. 該フラグメントが、HIV−1Vprのアミノ酸52〜96を含む、請求項7記載の方法。8. The method of claim 7, wherein said fragment comprises amino acids 52-96 of HIV-1 Vpr. ANTと物理的に相互作用し得るその能力においてVprまたはVprフラグメントを模倣する分子をスクリーニングする方法であって、
(a)ANTと相互作用し得るVprまたはVprフラグメントを提供すること、
(b)試験分子の存在下または非存在下において、該VprまたはVprフラグメントを、VprまたはVprフラグメントと相互作用し得るANTフラグメントと接触させること、および
(c)試験分子の存在下または非存在下における該ANTフラグメントに対する該VprまたはVprフラグメントの結合を検出すること
を含む方法。
A method of screening for a molecule that mimics Vpr or a Vpr fragment in its ability to physically interact with ANT,
(A) providing Vpr or a Vpr fragment capable of interacting with ANT;
(B) contacting the Vpr or Vpr fragment with a Vpr or an ANT fragment capable of interacting with the Vpr fragment in the presence or absence of the test molecule; and (c) in the presence or absence of the test molecule. Detecting the binding of said Vpr or Vpr fragment to said ANT fragment in.
ミトコンドリア膜の透過化を妨げ、かつANTに対するVprの結合を妨げるペプチド性または非ペプチド性の分子。Peptidic or non-peptidic molecules that prevent permeabilization of the mitochondrial membrane and prevent Vpr from binding to ANT. ミトコンドリア膜の透過化を生じさせ、かつANTに対するVprの結合を増強させるペプチド性または非ペプチド性の分子。Peptidic or non-peptidic molecules that cause permeabilization of the mitochondrial membrane and enhance Vpr binding to ANT. 請求項11または12記載の分子を含む、医薬組成物または診断用組成物。A pharmaceutical or diagnostic composition comprising a molecule according to claim 11. ミトコンドリア膜の透過化を生じさせるか、または妨げるための方法であって、請求項13記載の組成物を患者に投与することを含む方法。14. A method for causing or preventing permeation of a mitochondrial membrane, comprising administering to a patient a composition according to claim 13. ヒトにおける3つのANTアイソフォームの発現または構造における遺伝子的またはエピジェネティックな変化をスクリーニングする方法であって、
(a)ANTに結合し得るVprのフラグメントを、ヒトANTを含むサンプルとともに提供すること、
(b)該フラグメントを、ヒトANTを含む生物学的サンプルと混合すること、
(c)該フラグメントを、ヒトANTを含む対照サンプルと混合すること、
(d)該生物学的サンプルおよび該対照サンプルにおけるANTに対するVprの結合を検出すること、
(e)結合の差をANTの遺伝子的またはエピジェネティックな変化と相関させること、および
(f)場合により、リポソームまたは平面脂質二重層においてチャンネルを形成するANTの能力の差を検出すること
を含む方法。
A method of screening for a genetic or epigenetic change in the expression or structure of three ANT isoforms in a human, comprising:
(A) providing a fragment of Vpr capable of binding to ANT together with a sample containing human ANT;
(B) mixing the fragment with a biological sample containing human ANT;
(C) mixing the fragment with a control sample containing human ANT;
(D) detecting the binding of Vpr to ANT in the biological sample and the control sample;
(E) correlating differences in binding with genetic or epigenetic changes in the ANT, and (f) optionally detecting differences in the ability of the ANT to form channels in liposomes or planar lipid bilayers. Method.
細胞における3つのヒトANTアイソフォームのレベルを定量する方法であって、
(a)Vprを、ANTに結合するために効果的な量で、ANTを含む生物学的サンプルと混合すること、および
(b)ANTに対するVprの結合レベルを定量すること
を含む方法。
A method for quantifying the level of three human ANT isoforms in a cell, comprising:
A method comprising: (a) mixing Vpr with a biological sample containing ANT in an amount effective to bind ANT; and (b) quantifying the level of Vpr binding to ANT.
ANTによる致死性細孔の形成を誘導するか、または妨げることを目的とする活性な分子をスクリーニングする方法であって、
(a)精製されたANTを人工的な脂質二重層またはリポソームにおいて提供すること、
(b)スクリーニングされるべき目的の分子を該ANTと接触させること、および
(c)標識された基質の放出を測定することによって致死性細孔の形成を検出すること
を含む方法。
CLAIMS 1. A method for screening active molecules aimed at inducing or preventing the formation of lethal pores by ANT,
(A) providing purified ANT in an artificial lipid bilayer or liposome;
A method comprising: (b) contacting the molecule of interest to be screened with the ANT; and (c) detecting the formation of a lethal pore by measuring the release of a labeled substrate.
アンチポート機能を妨げることなく、致死性細孔の形成を阻害する目的とする活性な分子のスクリーニング方法であって、
(a)精製されたANTを含む組成物を、致死性細孔の形成を誘導する分子とともに、人工的な脂質二重層またはリポソームにおいて提供すること、
(b)試験分子の存在下または非存在下で該組成物を接触させること、
(c)アンチポート機能の存在を蛍光によって検出すること、および
(d)致死性細孔の形成を阻害する試験分子を別の蛍光によって検出すること
を含む方法。
A method for screening an active molecule for the purpose of inhibiting the formation of a lethal pore without hindering an antiport function,
(A) providing a composition comprising purified ANT in an artificial lipid bilayer or liposome with molecules that induce the formation of lethal pores;
(B) contacting the composition in the presence or absence of a test molecule;
A method comprising (c) detecting the presence of an antiport function by fluorescence, and (d) detecting, by another fluorescence, a test molecule that inhibits the formation of a lethal pore.
工程a)において、致死性細孔の形成を誘導する活性な分子が、Vpr、VprのフラグメントまたはVprの変異体である、請求項18記載の目的とする活性な分子のスクリーニング方法。19. The method for screening an active molecule of interest according to claim 18, wherein in step a), the active molecule that induces formation of a lethal pore is Vpr, a Vpr fragment or a Vpr mutant. 工程a)において、致死性細孔の形成を誘導する活性な分子が、アトラクチロシド、マストパラン、テルブチルまたはジアミドを含む群より選択される、請求項18記載の目的とする活性な分子のスクリーニング方法。19. The method for screening for an active molecule of interest according to claim 18, wherein in step a), the active molecule that induces the formation of a lethal pore is selected from the group comprising atractyloside, mastoparan, terbutyl or diamide. . 工程a)において、致死性細孔の形成を誘導する活性な分子が、Bcl−2ファミリーの前アポトーシス性分子の群より選択される、請求項18記載の目的とする活性な分子のスクリーニング方法。19. The method for screening for an active molecule of interest according to claim 18, wherein in step a), the active molecule that induces formation of a lethal pore is selected from the group of pro-apoptotic molecules of the Bcl-2 family. 工程a)において、致死性細孔の形成を誘導する活性な分子が、Bcl−2ファミリーの前アポトーシス分子の群より選択されるBAX分子である、請求項18記載の目的とする活性な分子のスクリーニング方法。19. The active molecule of interest according to claim 18, wherein in step a) the active molecule that induces the formation of a lethal pore is a BAX molecule selected from the group of pro-apoptotic molecules of the Bcl-2 family. Screening method. 配列DRHKQFWRYFAGNを有する単離または精製されたペプチド。An isolated or purified peptide having the sequence DRHKQFWRYFAGN.
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